Физики в 1300 раз повысили эффективность переработки рентгеновского излучения в свет
Ученые из Национального университета Сингапура разработали дизайн молекул, увеличивающий излучающую способность органометаллических сцинтилляторов более чем в тысячу раз. Это стало возможным благодаря перепоглощению экстинов внутри материала.
Распознать и зафиксировать действие ионизирующего излучения, например рентгеновского, — важная задача в медицине, экологическом мониторинге и астрономии. Сделать это помогают люминесцентные материалы, преобразующие излучение в свечение в видимом спектре длин волн.
Подвид люминесцентных веществ, преобразующих высокоэнергетические излучения в свет, называется сцинтилляторами. Современные высокоэффективные сцинтилляторы в основном созданы из керамики и перовскитов. Эти материалы сложно и дорого производить, они токсичны, хрупки и нестабильны в работе. Ученые постоянно ищут новые, менее капризные сцинтилляторы.
Фосфорорганические соединения — альтернатива существующим сцинтилляторам: эти материалы экономичны в производстве и обладают гибкостью. Они не очень эффективны в обнаружении рентгеновского излучения, потому что слабо его поглощают.
Еще один плюс таких соединений — возможность генерации в них триплетных экситонов. Это квазичастицы, связанное состояние электрона и дырки. В триплете спины электрона и дырки параллельны, общий спин квазичастицы — единица. Такие частицы образуются в материале, когда он поглощает излучение. Они есть в материале, но не могут использоваться полностью из-за его электронной структуры.
Команда под руководством профессора Лю Сяогана (Liu Xiaogang) решила эти проблемы, введя в сцинтилляторы редкоземельные вещества-лантаниды для улучшения поглощения рентгеновского излучения. Также в сцинтиллятор ввели органические лиганды — дополнительные вещества, выстраивающиеся в основную структуру материала. Они помогли собрать триплетные экситоны и преобразовать их энергию в видимое излучение.
Дизайн молекул, разработанный исследователями, улучшил характеристики молекулярных сцинтилляторов. Захват энергии на органических лигандах позволил увеличить люминесценцию материала в 1300 раз. Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature Photonics.
Созданные учеными органолантанидные соединения проявляют высокую устойчивость к высокоэнергетическому излучению и превосходят известные органические сцинтилляторы и неорганические кристаллы по эффективности преобразования рентгеновского излучения. Физики смогли добиться полного спектра рентгеновской сцинтилляции — материал излучает от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона. Кроме того, их методология позволяет точно регулировать время жизни созданного излучения.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В эпоху искусственного интеллекта и стремительного развития технологий знание языка становится инструментальной компетенцией, а умение работать с учетом культурного контекста — стратегической. В День филолога, кандидат педагогических наук Екатерина Щавелева, заведующая кафедрой иностранных языков и коммуникативных технологий НИТУ МИСИС рассказывает, как гуманитарное образование приобретает новую ответственность и какое будущее у межкультурной коммуникации.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии