Van dun tot bulk: betaalbaar, helderder en sneller scannen met energieraadbronnen

Van dun tot bulk: betaalbaar, helderder en sneller scannen met energieraadbronnen

Nanoplasmatische scintillatoren met metalen nanodeeltjes. Credit: Geavanceerde materialen (2025). Doi: 10.1002/adma.202417874

Stel je een medische scanner voor die sneller werkt en duidelijkere beelden produceert, of een stralingsdetector die kleine sporen van radioactief materiaal met een ongekende nauwkeurigheid aangeeft. Deze futuristische mogelijkheden zijn een stap dichter bij de realiteit dankzij nieuw onderzoek door wetenschappers van het Å‚ukasiewicz Research Network – Port Pools Center for Technology Development.

In een publicatie in Geavanceerde materialenonthullen ze hoe ze een nieuw type lichtemitterend materiaal hebben opgeschaald-bekend als een scintillator-door het in te bedden met nano-engineered metallische structuren, waarbij prestaties ontgrendelen die eerder onbereikbaar werden geacht in bulkmaterialen.

Scintillatoren zijn speciale stoffen die zichtbaar licht uitzenden wanneer ze worden blootgesteld aan hoge energie straling zoals röntgenfoto’s of gammastralen. Ze zijn van cruciaal belang op tal van gebieden-van medische beeldvorming en beveiligingsscreening tot experimenten met een energieke fysica. Maar traditionele scintillatoren hebben beperkingen: ze stoten vaak zwakke signalen uit of reageren langzaam, waardoor ze minder efficiënt zijn voor veeleisende toepassingen.

Voer nanoplasmoniek in – een veld dat het gedrag van licht op de nanoschaal manipuleert met behulp van kleine metalen structuren. Deze structuren kunnen elektromagnetische velden concentreren in kleine volumes, waardoor de manier waarop materialen in de buurt worden opgenomen, dramatisch verbeteren. Door deze “plasmonische” nanostructuren strategisch te integreren met perovskiet nanokristal scintillatoren, creëerden de onderzoekers van Å‚ukasiewicz – poort hybride materialen met aanzienlijk snellere en intensere lichtemissie.

Wat deze ontdekking echt revolutionair maakt, is de schaal. Tot nu toe is plasmonische verbetering meestal beperkt tot ultradunne lagen of geïsoleerde nanodeeltjes. Het Poolse team ontwikkelde echter een methode om deze verbetering in te bedden in een solide kristalplaat van centimeter-formaat-een sprong die de deur opent naar echte toepassingen.

“Ons werk overbrugt de kloof tussen fysica op nanoschaal en praktische apparaten”, zegt Dr. Michal Makowski, een van de hoofdonderzoekers. “We hebben aangetoond dat het mogelijk is om nanoplasmatische scintillatoren op te schalen zonder hun unieke optische voordelen te verliezen.”

De magie ligt in een techniek die zelfassemblage wordt genoemd, waar zorgvuldig ontworpen moleculaire bouwstenen spontaan regelen in goed geordende structuren. De onderzoekers combineerden perovskiet -scintillerende nanokristallen met metalen gouden nanosferen en nanocubes en stabiliseerden ze in een polymeermatrix. Deze benadering zorgt voor een precieze ruimtelijke afstemming van componenten, terwijl de structurele integriteit en het hoge lichtopbrengst over het bulkmateriaal behouden.

Tests toonden een dramatische toename van radioluminescentie -intensiteit – tot vier keer hoger dan in traditionele tegenhangers – samen met significant verminderde responstijden. Deze winsten kunnen leiden tot snellere, meer gevoelige röntgendetectoren, waardoor de stralingsdoses voor patiënten worden verminderd en de doorvoer in beveiligings- of industriële scansystemen verhogen.

Belangrijk is dat de materialen ook robuust en schaalbaar zijn, waardoor ze levensvatbaar zijn voor massaproductie. Het onderzoek is een voorbeeld van hoe interdisciplinaire samenwerking – spanning -fysica, chemie, materialenwetenschappen en nanotechnologie – transformatieve innovaties op opbrengst kan.

Naarmate de vraag naar geavanceerde beeldvorming- en detectietechnologieën groeit, kan deze doorbraak van ukasiewicz van Polen – poort als een stralend voorbeeld van hoe slim ontwerp op nanoschaal grote oplossingen kan verlichten. Van betere diagnostiek van kanker tot ruimtevaarttelescopen van de volgende generatie, de toekomst ziet er helderder uit.

Meer informatie:
Michal Makowski et al., Purcell -verbeterde zelf -geassembleerde nanoplasmonische perovskiet -scintillatoren opschalen in het bulkregime, Geavanceerde materialen (2025). Doi: 10.1002/adma.202417874

Dagboekinformatie:
Geavanceerde materialen

Geboden door Å‚ukasiewicz – Port

Nieuwste artikelen

spot_img

Related Stories

Leave A Reply

Vul alstublieft uw commentaar in!
Vul hier uw naam in