Utilizando materiales típicamente asociados con dispositivos de energía solar, los investigadores están abriendo el camino hacia un futuro que incluye detectores de rayos X imprimibles.
Los investigadores de Exciton Science están desarrollando la tecnología gracias a su uso creativo de diodos imprimibles fabricados con películas delgadas de perovskita, lo que podría ofrecer numerosos beneficios en diversas aplicaciones de imágenes, según los expertos involucrados en el trabajo.
El trabajo del equipo fue detallado recientemente en Advanced Materials.
“Estos detectores basados en perovskita pueden proporcionar tiempos de respuesta rápidos y ofrecer altas sensibilidades para permitir la detección e imágenes en tiempo real para propósitos complejos, incluyendo diagnósticos de enfermedades, detección de explosivos e identificación de contaminación de alimentos”, explicaron el primer autor de la nueva investigación, Babar Shabbir, Investigador Senior de Exciton Science, y sus colegas.
Una ventaja de estos nuevos detectores es que pueden operar en múltiples niveles de energía, mientras que los detectores tradicionales de rayos X suelen operar solo en dos niveles, “duro” o “blando”.
En la imagen médica, a menudo es necesario que los detectores puedan operar en ambos niveles de energía.
Los detectores multi-energía convencionales hechos con silicio y selenio tienen limitaciones en su sensibilidad y resolución espacial debido al grosor que requieren para la atenuación de los rayos X.
El equipo de investigadores encontró que los materiales de perovskita pueden ofrecer una solución.
Cuando se producen dentro de un dispositivo de diodo, pueden gestionar mejor el proceso de atenuación de los rayos X.
El equipo descubrió que estos detectores pueden operar en un rango de energía significativamente más amplio (de 0,1 keV a decenas de keV) que los detectores multi-energía actuales y pueden atenuar eficientemente tanto los rayos X duros como los blandos.
Imagen: Caracterización de materiales y configuración del dispositivo.
a) El patrón de difracción de rayos X (XRD) y la estructura cristalina de perovskita asociada (inserto) de Cs0.1FA0.9PbI3.
b) Coeficiente de atenuación de Cs0.1FA0.9PbI3 en las regiones de rayos X suaves (0.1 keV < energía de fotones < 10 keV) y duros (10 keV < energía de fotones < 100 keV).
c) Comparación de la eficiencia de atenuación de perovskitas de alto rendimiento con un grosor de 800 nm en las gamas de rayos X suaves (1 keV) y duros (10 keV).
d) Fotografía de un chip multiplicador (Área ~ 4 cm2) y,
e) la imagen de rayos X correspondiente obtenida mediante conversión indirecta.
f) Ajuste de la función de propagación de línea Pearson VII donde el ancho completo a la mitad del máximo define la resolución espacial de Cs0.1FA0.9PbI3 como 67.5 µm.
g) Fotografía real de un dispositivo en un sustrato de vidrio de 1 × 1 pulgadas con píxeles representativos de 2 × 2.
h) Esquema que muestra la configuración del dispositivo de diodo n-i-p con la correspondiente
i) micrografía de sección transversal en falso color mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) de un dispositivo completo vidrio (1.1 mm)/ITO (≈200 nm)/SnO2 (≈30 nm)/Cs0.1FA0.9PbI3 (≈800 nm)/Spiro-OMeTAD (≈200 nm)/Au (≈80 nm). Todos los derechos de la imegn a su autor, enlace a la fuente abajo.
Otro beneficio de los detectores de perovskita es su pequeño tamaño
Pueden fabricarse como películas delgadas, lo que les permite ser producidos en diferentes formas y tamaños para adaptarse a diferentes dispositivos.
El profesor Jacek Jasieniak, autor principal del artículo e Investigador Jefe de Exciton Science, sugirió que estos detectores también tienen ventajas en términos de costos.
“Deberían ser más baratos de fabricar y también podrían implicar factores de forma de película modificados, donde se necesita flexibilidad inherente”, explicó Jasieniak. “Esto abre el campo a un conjunto completamente nuevo de preguntas sobre cómo usar estos tipos de dispositivos”.
Nota: La perovskita es un término que se utiliza para describir una clase de compuestos cristalinos que tienen una estructura específica, conocida como estructura de perovskita. Esta estructura se caracteriza por un arreglo cúbico de átomos.
La perovskita ha ganado atención en diversas aplicaciones, incluidas las tecnologías solares y los dispositivos electrónicos, debido a sus propiedades únicas y su versatilidad en la fabricación de materiales funcionales.
En el contexto de los detectores de rayos X, se ha identificado como un material que puede ofrecer beneficios en términos de eficiencia, sensibilidad y flexibilidad en comparación con materiales más tradicionales.
Para conocer más sobre esta investigación recomendamos visitar Wiley Online Library para acceder al artículo completo.
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