Le perovskiti sono materiali costituiti da composti organici legati a un metallo. Spinti in prima linea nella ricerca sui materiali per la loro struttura e proprietà, le perovskiti sono destinate a un'ampia gamma di applicazioni, anche nelle celle solari, Luci a LED, laser, e fotorivelatori.

Quell'ultima applicazione, foto o rilevamento della luce, è di particolare interesse per gli scienziati della School of Basic Sciences dell'EPFL che hanno sviluppato una perovskite in grado di rilevare i raggi gamma. Condotto dai laboratori dei professori László Forró e Andreas Pautz, i ricercatori hanno pubblicato il loro lavoro in Scienze avanzate .

"Questo cristallo di perovskite fotovoltaica, cresciuto in questo chilogrammo, è un punto di svolta, " dice Forró. "Puoi tagliarlo a cialde, come il silicio, per applicazioni optoelettroniche, e, in questo documento, dimostriamo la sua utilità nel rilevamento dei raggi gamma."

Monitoraggio dei raggi gamma

I raggi gamma sono un tipo di radiazione elettromagnetica penetrante prodotta dal decadimento radioattivo dei nuclei atomici, per esempio., in esplosioni nucleari o addirittura di supernovae. I raggi gamma si trovano all'estremità più corta dello spettro elettromagnetico, il che significa che hanno la più alta frequenza e la più alta energia. A causa di ciò, possono penetrare in quasi tutti i materiali, e sono ampiamente utilizzati nella sicurezza interna, astronomia, industria, centrali elettriche nucleari, monitoraggio ambientale, ricerca, e anche la medicina, per la rilevazione e il monitoraggio di tumori e osteoporosi.

Ma proprio perché i raggi gamma possono influenzare i tessuti biologici, dobbiamo essere in grado di tenerli d'occhio. Per fare questo, abbiamo bisogno di semplici, affidabile, e rilevatori di raggi gamma economici. La perovskite sviluppata dagli scienziati dell'EPFL si basa su cristalli di tribromuro di piombo e metilammonio (MAPbBr ₃ ) e sembra essere un candidato ideale, soddisfare tutti questi requisiti.

Vantaggi chiarissimi

Le perovskiti vengono prima "cresciute" come cristalli, e la qualità e la chiarezza dei cristalli determina l'efficienza del materiale quando viene trasformato in pellicole sottili che possono essere utilizzate in dispositivi come i pannelli solari.

I cristalli di perovskite realizzati dagli scienziati dell'EPFL mostrano un'elevata chiarezza con impurità molto basse. Quando hanno testato i raggi gamma sui cristalli, hanno scoperto di aver generato portafoto con un prodotto ad alta mobilità e durata, ' che è una misura della qualità dei rivelatori di radiazioni. In breve, la perovskite può rilevare efficacemente i raggi gamma a temperatura ambiente, semplicemente misurando la resistività.

Sintesi più economica e scalabile

La parte MAPbBr3 della famiglia delle perovskiti ad "alogenuri metallici", intendendo che, a differenza dei cristalli leader di mercato, i suoi cristalli possono essere coltivati ​​da materie prime abbondanti ea basso costo. La sintesi avviene in soluzioni vicine alla temperatura ambiente senza bisogno di costose apparecchiature.

Certo, questa non è la prima perovskite realizzata per il rilevamento dei raggi gamma. Ma il volume della maggior parte delle perovskiti ad alogenuri metallici coltivate in laboratorio utilizzate per questo è limitato a circa 1,2 ml, difficilmente scalabile a livelli commerciali. Però, il team dell'EPFL ha anche sviluppato un metodo unico chiamato "intercrescita orientata cristallo-cristallo" che ha permesso loro di produrre un intero litro di cristalli del peso totale di 3,8 kg.

"Personalmente, Mi è piaciuto molto lavorare alle frontiere comuni della fisica della materia condensata, chimica e fisica dei reattori, e vedere che questa collaborazione potrebbe portare a importanti applicazioni per la nostra società, "dice Pavao Andricevic, l'autore principale.