Новые разработки учёных МГУ могут найти применение в создании новых недорогих материалов и тонкопленочных оптоэлектронных устройств для визуализации рентгеновского излучения. Статья с результатами исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликована в престижном британском журнале королевского химического общества Dalton Transactions.
Сцинтилляторы — особый класс материалов, которые испускают свет видимого диапазона при попадании на них рентгеновского или другого ионизирующего излучения. Такие материалы применяются в медицине (рентгеновские аппараты), системах безопасности (досмотровые ленты в аэропортах) и неразрушающей диагностике материалов (дефектоскопия сварных швов). Основными параметрами сцинтилляторов, которые стремятся улучшать ученые во всем мире — их яркость (количество света, выделяемого при поглощении единицы ионизирующего излучения), долговечность и коэффициент ослабления рентгеновского излучения, определяющий какой толщины материал потребуется для эффективного детектирования излучения.
«В последние годы гибридные галогениды марганца (II) (ГГМ) привлекли широкое внимание благодаря своим впечатляющим оптическим свойствам, низкой токсичности и простоте получения. Являясь эффективными люминофорами, испускающими и поглощающими свет в различных диапазонах, и по этой причине лишенными вредного самопоглощения, эти соединения имеют высокий потенциал для использования в качестве недорогих сцинтилляторов. Однако большинство изученных на сегодняшний день ГГМ содержат объемные органические катионы и, как следствие, характеризуются низкой плотностью и низкой способностью поглощать рентгеновское излучение, что приводит к необходимости использовать толстые слои материала, снижающие пространственное разрешение устройств и усложняет создание устройств на их основе», — рассказал Алексей Тарасов, заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ, руководитель гранта РНФ.
«В данной работе мы решили исследовать бромиды марганца (II) с компактными органическими катионами, такими как формамидиний (FA+) и ацетамидиний (Ac+). В частности, мы синтезировали четыре новые фазы с различной координацией ионов марганца, демонстрирующих красное (FAMnBr3, AcMnBr3) и зеленое (FA3MnBr5, Ac2MnBr4) излучение. Измерения фотолюминесценции (ФЛ) и радиолюминесценции продемонстрировали высокие квантовые выходы ФЛ и приемлемые выходы сцинтилляционного света соединений на основе ацетамидиния. Кроме того, в отличие от большинства известных сцинтилляторов на основе ГГМ, обнаруженные материалы характеризуются относительно высокой плотностью из-за небольшой доли объема, занимаемой органическими катионами, поэтому их коэффициенты ослабления рентгеновского излучения сопоставимы с хорошо известными оксидными сцинтилляторами», — пояснил Сергей Фатеев, научный сотрудник лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ.
Источник: МГУ.