Российские ученые разработали уникальный материал на основе галогенидных перовскитов, позволяющий создавать быстродействующие и высокочувствительные детекторы для регистрации ионизирующего излучения для использования в ускорителях частиц CERN. Исследование было опубликовано в журнале Journal of Materials Chemistry C.
Галогенидные перовскиты — новый класс полупроводниковых материалов, которые благодаря уникальному сочетанию оптических и электронных свойств, могут служить основой светоизлучающих устройств, различных сенсоров, солнечных батарей и других приборов, где свет так или иначе влияет на ток.
Они также обладают высокой фотолюминесценцией и мобильностью зарядов, что делает их перспективной основой для создания высокочувствительных детекторов и сцинтилляторов ионизирующего излучения. Такие детекторы используются, в том числе, на ускорителях CERN — крупнейшей в мире лаборатории физики высоких энергий.
Перовскит получает сигнал от ионизирующего излучения в виде света (люминесценция) или тока (как фотодиод). Это даёт возможность создавать быстродействующие и высокочувствительные компоненты для регистрации частиц высокой энергии. Однако техника внутри коллайдера подвергается воздействию высоких доз радиации, что может приводить к ее повреждению. Соответственно, компоненты детекторов ионизирующего излучения должны обладать устойчивостью к такому воздействию и сохранять свои свойства на протяжении долгого времени.
Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Италии установили, что перовскитный монокристалл CH3NH3PbI3 сохраняет свои оптические свойства и структурную стабильность даже под длительным воздействием высоких доз радиации, что позволяет использовать такие кристаллы в длительных экспериментах с частицами.
«Коллайдер пересобирают примерно раз в пять лет. Перед нами стояла задача сделать материал, который выполняет все поставленные задачи и выдерживает высокие дозы излучения, то есть не теряет свойств за цикл проведения эксперимента», — поясняет главный автор работы Артур Иштеев, сотрудник лаборатории перспективной солнечной энергетики НИТУ «МИСиС» и участник коллаборации CERN.
Помимо ускорителей частиц, такие перовскитные монокристаллы могут использоваться в атомных реакторах, калориметрах, рентгенологической технике, а также других устройствах и приборах, использующих радиационное излучение.
