Desde que Wilhelm Röntgen os descobriu em 1895, Os raios X se tornaram um elemento básico das imagens médicas. Na verdade, apenas um mês depois que o famoso artigo de Röntgen foi publicado, médicos em Connecticut tiraram a primeira radiografia do pulso quebrado de um menino.

Houve muito progresso desde então. Além de radiografias, que a maioria das pessoas já fez pelo menos uma vez na vida, os atuais usos médicos de raios-X incluem fluoroscopia, radioterapia para câncer, e tomografia computadorizada (TC), que faz múltiplas varreduras de raios-X do corpo de diferentes ângulos e, em seguida, os combina em um computador para gerar "fatias" virtuais de seção transversal de um corpo.

Apesar disso, imagens médicas geralmente funcionam com condições de baixa exposição, e, portanto, requer custo-benefício, detectores de alta resolução que podem operar no que é chamado de "baixo fluxo de fótons". O fluxo de fótons simplesmente descreve quantos fótons atingem o detector em um determinado momento e determina o número de elétrons que ele gera.

Agora, cientistas liderados por László Forró na Escola de Ciências Básicas desenvolveram exatamente essa unidade de dispositivo. Usando impressão a jato de aerossol 3-D, eles desenvolveram um novo método para a produção de detectores de raios-X altamente eficientes que podem ser facilmente integrados à microeletrônica padrão para melhorar consideravelmente o desempenho de dispositivos de imagens médicas.

Os novos detectores são compostos por grafeno e perovskitas, que são materiais constituídos por compostos orgânicos ligados a um metal. Eles são versáteis, fácil de sintetizar, e estão na vanguarda de uma ampla gama de aplicações, inclusive em células solares, Luzes LED, lasers, e fotodetectores.

A impressão a jato de aerossol é relativamente nova, e é usado para fazer componentes eletrônicos impressos em 3D, como resistores, capacitores, antenas, sensores, e transistores de filme fino ou até mesmo eletrônicos impressos em um substrato específico, como o caso do telefone celular.

Usando o dispositivo de impressão a jato de aerossol no CSEM em Neuchatel, os pesquisadores imprimiram camadas de perovskita em 3D em um substrato de grafeno. A ideia é que, em um dispositivo, a perovskita atua como detector de fótons e descarregador de elétrons, enquanto o grafeno amplifica o sinal elétrico de saída.

A equipe de pesquisa usou a perovskita de metilamônio e iodeto de chumbo (MAPbI3), que recentemente atraiu muita atenção por causa de suas fascinantes propriedades optoeletrônicas, que combinam bem com seu baixo custo de fabricação. "Esta perovskita tem átomos pesados, que fornecem uma seção transversal de alto espalhamento para fótons, e torna este material um candidato perfeito para detecção de raios-X, "diz Endre Horváth, o químico da equipe de pesquisa.

Os resultados foram impressionantes. O método produziu detectores de raios-X com uma sensibilidade de registro e uma melhoria de quatro vezes em relação aos melhores dispositivos de imagem médica da classe.

"Usando perovskitas fotovoltaicas com grafeno, a resposta aos raios X aumentou tremendamente, "diz Forró." Isso significa que se usássemos esses módulos em radiografias, a dose de raios-X necessária para formar uma imagem pode ser diminuída em mais de mil vezes, diminuindo o risco à saúde dessa radiação ionizante de alta energia para os humanos. "

Outra vantagem do detector de perovskita-grafeno é que ele é simples de formar imagens. "Não precisa de fotomultiplicadores sofisticados ou eletrônicos complexos, "diz Forró." Isso pode ser uma vantagem real para os países em desenvolvimento. "

O estudo é publicado em ACS Nano .