Pesquisadores da Universidade de Turku, na Finlândia, estudam há muito tempo as propriedades de mudança de cor do mineral natural hackmanita após a exposição à radiação UV ou raios-X. Agora, o grupo de pesquisa está estudando as reações da hackmanita sintética à radiação nuclear. Os pesquisadores descobriram uma qualidade inteligente única e inovadora, a memória de exposição gama, que permite o uso de hackmanite como, por exemplo, um detector de radiação.
O grupo de pesquisa estudou o hackmanita mineral natural único e suas propriedades por anos. Eles desenvolveram um método de sintetizar hackmanite e criaram inúmeras aplicações utilizando as propriedades de mudança de cor e luminescência do material. No momento, o grupo está desenvolvendo, por exemplo, um dosímetro de radiação UV não eletrônico baseado em hackmanite, que será testado na Estação Espacial Internacional. A exposição à radiação no espaço pode ser medida observando a mudança de cor do hackmanite de branco para rosa causada pela radiação UV.

Os pesquisadores agora também investigaram como o hackmanite sintético reage quando exposto a partículas alfa, partículas beta (pósitrons) ou radiação gama. Eles descobriram que a hackmanita também muda de cor com a exposição a esses tipos de radiação, o que significa que também é um material radiocrômico. Isso era anteriormente desconhecido.

O impacto da radiação foi estudado no laboratório de parceiros suecos em Umeå, no laboratório da Autoridade Finlandesa de Radiação e Segurança Nuclear e no laboratório de radioquímica da Universidade de Turku, colocando placas de hackmanite a diferentes distâncias de fontes de radiação por períodos variados de tempo, o que os expôs a diferentes doses de radiação.

"Depois disso, as amostras foram fotografadas e seus espectros de refletância foram medidos para fornecer informações sobre sua profundidade de cor e se a coloração era semelhante às amostras expostas, por exemplo, à luz UV e aos raios X. A mudança de cor após a exposição à radiação nuclear foi muito semelhante à radiação UV e às exposições aos raios X, mas mais lenta, devido à maior parte dessa radiação passar pelo material sem impactá-lo", diz o pesquisador doutor Sami Vuori.

A mudança de cor na hackmanita é semelhante em todas as exposições à radiação, mas houve uma pequena diferença nos espectros das amostras expostas à radiação nuclear. Segundo os pesquisadores, essa foi a chave para descobrir um novo recurso.

A memória de exposição gama permite detectores de radiação não tóxica baseados em hackmanite

Os pesquisadores notaram que o hackmanite que foi colorido usando radiação nuclear pode ser revertido para sua cor original de forma semelhante à exposta à radiação UV e aos raios X, ou seja, aquecendo o material ou expondo-o à luz branca.

"Percebemos que o hackmanite, no entanto, preservará um traço de memória da exposição à radiação de alta energia, como partículas alfa ou radiação gama. O traço de memória permanecerá mesmo quando a cor for alterada de volta para o original. Torna-se visível quando a amostra é colorido novamente usando uma lâmpada UV. A olho nu, a cor é semelhante à do material exposto à radiação UV ou aos raios X, mas a espectrometria revela uma pequena, mas distinta mudança na forma do sinal", diz o líder da pesquisa grupo, Professor Mika Lastusaari.

Com resultados computacionais, os pesquisadores puderam verificar que a radiação nuclear cria um novo tipo de defeito estrutural na hackmanita. Este defeito atua como um certo tipo de unidade de memória no material. A radiação não destrói o hackmanite, mas oferece um novo tipo de função inteligente, a memória de exposição gama, que segundo os pesquisadores não foi detectada em nenhum outro material. Apesar da memória de exposição gama e do defeito estrutural, uma das propriedades inteligentes básicas do hackmanite, a capacidade de mudar de cor repetidamente, permanece a mesma.

"A mudança de cor da radiação nuclear significa que o hackmanite pode ser usado para criar filmes radiocrômicos usados ​​regularmente em diferentes aplicações da física médica para medir doses de radiação e mapear a distribuição de doses. não reutilizável ou tóxico. O hackmanite oferece uma opção não tóxica que pode ser usada repetidamente. Além disso, o hackmanite possui uma propriedade de memória que outros materiais não possuem. O hackmanite também é um material ecológico, barato e fácil de sintetizar", diz Lastusaari.

O estudo foi conduzido pelo Grupo de Pesquisa de Materiais Inteligentes, grupo de pesquisa em radioquímica e Departamento de Física da Universidade de Turku, e os cálculos foram feitos na Universidade Claude Bernard Lyon 1, França. O consórcio internacional de pesquisa também incluiu a Sociedade Mineralógica de Antuérpia, Bélgica, as Universidades de Tampere e Jyväskylä, Finlândia, e a Agência Sueca de Pesquisa de Defesa.

O estudo foi publicado em setembro na revista Materials Horizons . + Explorar mais

Hackmanita mineral natural permite novo método de imagem de raios-x