As perovskitas são materiais constituídos por compostos orgânicos ligados a um metal. Impulsionado para a vanguarda da pesquisa de materiais por causa de sua estrutura e propriedades, perovskites são destinados a uma ampla gama de aplicações, inclusive em células solares, Luzes LED, lasers, e fotodetectores.

Essa última aplicação, foto - ou luz - detecção, é de particular interesse para cientistas da Escola de Ciências Básicas da EPFL que desenvolveram uma perovskita que pode detectar raios gama. Liderados pelos laboratórios dos Professores László Forró e Andreas Pautz, os pesquisadores publicaram seus trabalhos em Ciência Avançada .

"Este cristal fotovoltaico de perovskita, crescido neste tamanho de quilograma, é uma virada de jogo, "diz Forró." Você pode fatiar em bolachas, como silício, para aplicações optoeletrônicas, e, nesse papel, demonstramos sua utilidade na detecção de raios gama. "

Monitorando raios gama

Os raios gama são um tipo de radiação eletromagnética penetrante que é produzida a partir da decadência radioativa dos núcleos atômicos, por exemplo., em explosões nucleares ou mesmo de supernovas. Os raios gama estão na extremidade mais curta do espectro eletromagnético, o que significa que eles têm a maior frequência e a maior energia. Por causa disso, eles podem penetrar em quase qualquer material, e são amplamente usados ​​na segurança interna, astronomia, indústria, Central nuclear, monitoramento ambiental, pesquisar, e até remédios, para detectar e monitorar tumores e osteoporose.

Mas exatamente porque os raios gama podem afetar o tecido biológico, temos que ser capazes de ficar de olho neles. Para fazer isso, precisamos simples, de confiança, e detectores de raios gama baratos. A perovskita que os cientistas da EPFL desenvolveram é baseada em cristais de tribrometo de chumbo de metilamônio (MAPbBr ₃ ) e parece ser um candidato ideal, atender a todos esses requisitos.

Vantagens cristalinas

As perovskitas são primeiro "cultivadas" como cristais, e a qualidade e clareza dos cristais determinam a eficiência do material quando ele é transformado em filmes finos que podem ser usados ​​em dispositivos como painéis solares.

Os cristais de perovskita que os cientistas da EPFL fizeram mostram alta clareza com muito poucas impurezas. Quando eles testaram os raios gama nos cristais, eles descobriram que geraram portadores de fotos com um produto de alta durabilidade e mobilidade, 'que é uma medida da qualidade dos detectores de radiação. Resumidamente, a perovskita pode detectar com eficiência os raios gama em temperatura ambiente, simplesmente por medição de resistividade.

Síntese mais barata e escalonável

O MAPbBr3 faz parte da família "halogeneto de metal" das perovskitas, significa que, ao contrário dos cristais líderes de mercado, seus cristais podem ser cultivados a partir de matérias-primas abundantes e de baixo custo. A síntese ocorre em soluções próximas à temperatura ambiente sem a necessidade de equipamentos caros.

Claro, esta não é a primeira perovskita feita para detecção de raios gama. Mas o volume da maioria das perovskitas de haleto de metal cultivadas em laboratório usadas para isso é limitado a cerca de 1,2 ml, que dificilmente é escalonável para níveis comerciais. Contudo, a equipe da EPFL também desenvolveu um método exclusivo denominado 'intercrescimento cristal-cristal orientado', que lhes permitiu fazer um litro inteiro de cristais pesando 3,8 kg no total.

"Pessoalmente, Gostei muito de trabalhar nas fronteiras comuns da física da matéria condensada, química e física do reator, e ver que esta colaboração pode levar a uma aplicação importante para a nossa sociedade, "diz Pavao Andricevic, o autor principal.