Наночастицы антиперовскита, для рентгенодиагностики и визуализации высокой чёткости!

Не содержат свинца и сверхстабильны!

В области контроля материалов, медицинской диагностики, астрономических открытий и научных исследований спрос на методы рентгеновской визуализации с высоким разрешением и ультрастабильностью вызвал страстное стремление к созданию инновационных материалов, чувствительных к рентгеновским лучам.

Эти востребованные материалы должны обладать исключительными качествами, такими как высокое ослабление рентгеновского излучения, эффективная мерцание, быстрое затухание света и высокая долговечность.

Среди них перовскиты на основе галогенида свинца, заняли лидирующие положение, из-за их замечательной эффективности люминесценции, превосходных возможностей ослабления рентгеновского излучения и короткого времени жизни флуоресценции. Однако их применению в области сцинтилляции препятствуют токсичность тяжелого металла свинца (Pb), низкий выход фотонов, вызванный эффектами самопоглощения, и плохая стабильность при рентгеновском облучении.

Не содержащие свинца нанокристаллы антиперовскита

Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи искали решения в бессвинцовых галогенидах металлов нулевой размерности (0D), таких как галогениды на основе меди, серебра, циркония и марганца. Эти интересные альтернативы показали себя многообещающими эффективными сцинтилляторами для детектирования рентгеновских лучей и получения изображений, обладающими высоким выходом фотонов, разнообразным составом и вариантами структуры, а также уникальным механизмом люминесценции, известным как самозахваченные экситоны (STEs).

Однако основное препятствие заключается в изготовлении этих галогенидов металлов в виде тонких пленок или пластин, что приводит к невысокому разрешению изображения из-за рассеяния света, вызванного крупными частицами и границами кристаллов. Кроме того, не содержащие свинца галогениды металлов 0D сталкиваются с проблемами, связанными с низкой стабильностью, особенно в жарких и влажных условиях.

В результате исследования, о котором сообщается в Advanced Photonics, исследователи из Южно-Китайского технологического университета разработали новаторский подход, который революционизирует рентгеновскую визуализацию. Они обеспечивали получение рентгеновских изображений с высоким разрешением и сверхстабильностью даже в сложных условиях высокой температуры и влажности. Ключ: не содержащие свинца нанокристаллы антиперовскита Cs3MnBr5, встроенные в стеклянную матрицу.

В отличие от традиционных перовскитных материалов, антиперовскиты обладают характерной структурой, представленной в виде

Благодаря процессу кристаллизации на месте во время отжига ионы Mn2+ плавно интегрируются в стеклянную матрицу, создавая настраиваемые цвета люминесценции в диапазоне от красного до зеленого, в соответствии с графиком отжига. Более того, стекло, встраиваемое в нанокристаллы Cs3MnBr5, обладает непревзойденной устойчивостью к рентгеновскому излучению, термической стабильностью и водонепроницаемостью.

Примечательно, что он также может похвастаться исключительным пределом обнаружения рентгеновского излучения (767 нанограмм в секунду), впечатляющим пространственным разрешением рентгеновских снимков (19,1 пары линий на миллиметр) и выдающейся стабильностью дозы рентгеновского излучения (5,775 миллиграмм в секунду).

В этой работе представлена новая схема, которая использует потенциал прозрачных стеклообразных композитов, содержащих бессвинцовые нанокристаллы галогенида антиперовскита, для получения изображений с высоким разрешением и ультрастабильностью в рентгеновских лучах. Результаты этого исследования могли бы послужить катализатором, стимулирующим дальнейшее изучение и разработку новых металлогалогенидных антиперовскитных материалов. В конечном счете, это открытие прокладывает путь для будущей разработки рентгеновских устройств визуализации следующего поколения, обещая преобразующие достижения в области рентгенодиагностики и визуализации.