Специалисты из России разработали уникальный материал для детекторов ЦЕРН

Так выглядит монокристалл перовскита в ультрафиолете (слева) и в видимом окружающем свете (справа).

Так выглядит монокристалл перовскита в ультрафиолете (слева) и в видимом окружающем свете (справа).
Фото A. Ishteev et al./Journal of Materials Chemistry C, 2022.

Галогенидные перовскиты (ГП) — звёзды современной науки. Это семейство полупроводников используется в оптоэлектронике, в устройствах, где свет так или иначе влияет на ток.

Тут стоит вспомнить, что перовскиты в целом являются перспективным материалом для фотопреобразователей: солнечных элементов и светодиодов. Всё дело в том, что перовскиты обладают выдающимися свойствами: высокой фотолюминесценции и высокой мобильностью зарядов.

Эти свойства также позволяют предполагать, что на их основе можно создавать детекторы и сцинтилляторы ионизирующего излучения с выдающимися техническими характеристиками. Такие, к слову, очень нужны ЦЕРНу.

Собственно, в интересах крупнейшей в мире лаборатории физики высоких энергий и работали российские учёные.

Перовскит получает сигнал от ионизирующего излучения в виде света (люминесценция) или тока (как фотодиод). Это даёт возможность создать быстродействующие и высокочувствительные компоненты для регистрации частиц высокой энергии, поясняет первый автор новой работы Артур Иштеев из НИТУ "МИСиС". Последние сталкиваются в кольце БАК и всесторонне изучаются.

Однако, чтобы использовать перовскиты на практике в детекторах высоких энергий, необходимо для начала оценить, как высокие дозы радиации повлияют на ключевые свойства кристаллов.

Все мы помним, что ключевая проблема любых технических работ на АЭС "Фукусима" — техника попросту выходит из строя под воздействием сильнейшей радиации. Столь же серьёзное облучение получает и техника внутри коллайдера.

Радиационную стойкость галогенидных перовскитов одними из первых продемонстрировали именно российские учёные. Исследование выполнялось для оценки ресурса работы перовскитов в качестве детектирующих элементов высоких энергий.

Группа исследователей из России и Италии во главе со специалистами из НИТУ "МИСиС" выяснила, что монокристалл, то есть кристалл с непрерывной кристаллической решёткой, демонстрирует высокую структурную стабильность ("не ломается") и сохраняет свои оптические свойства ("продолжает стабильно работать") даже при высоких дозах облучения. Авторы работы также обнаружили и описали механизм изменения электронных свойств перовскитного кристалла CH3NH3PbI3 .

В статье, вышедшей в журнале Journal of Materials Chemistry C, учёные делают вывод, что эти перовскитные монокристаллы смогут очень долго работать в реакторах, калориметрах, а также… в рентгенологической технике, используемой в медицине.

Таким образом, их можно использовать как в медицинском оборудовании, так и в ускорителях частиц (коллайдерах).

Артур Иштеев является участником коллаборации ЦЕРН, и совместно с коллегами разрабатывает решения для следующего обновления Большого адронного коллайдера.

Напомним, что БАК только что вышел на новый многолетний этап столкновений частиц и тут же поставил новый рекорд. Чтобы в будущем на коллайдере можно было совершить новые научные прорывы, инженеры постоянно совершенствуют и внедряют новые технологии. Среди них много и российских физиков.

"Коллайдер пересобирают примерно раз в пять лет. Перед нами стояла задача сделать материал, который выполняет все поставленные задачи и выдерживает высокие дозы излучения, то есть не теряет свойств за цикл проведения эксперимента", — добавил Иштеев.

Ранее мы также рассказывали о том, как российские учёные адаптировали технологию производства перовскитных фотоэлементов для солнечных батарей, которые смогут работать даже при рассеянном свете и низкой освещённости.

Новая работа российских учёных была опубликована 16 марта 2022 года в издании Journal of Materials Chemistry C.

Больше важных новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".

Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. "Смотрим"Telegram и Яндекс.Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.