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 Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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