Investigadores de la Universidad de Turku, Finlandia, han estudiado durante mucho tiempo las propiedades de cambio de color de la hackmanita mineral natural tras la exposición a la radiación UV o rayos X. Ahora, el grupo de investigación está estudiando las reacciones de la hackmanita sintética a la radiación nuclear. Los investigadores descubrieron una calidad inteligente única y novedosa, la memoria de exposición gamma, que permite el uso de hackmanite como, por ejemplo, un detector de radiación.

El grupo de investigación ha estudiado durante años el mineral natural único hackmanita y sus propiedades. Han desarrollado un método para sintetizar hackmanita y han creado numerosas aplicaciones utilizando las propiedades de cambio de color y luminiscencia del material. En este momento, el grupo está, por ejemplo, desarrollando un dosímetro de radiación UV no electrónico basado en hackmanite, que se probará en la Estación Espacial Internacional. La exposición a la radiación en el espacio se puede medir observando el cambio de color de la hackmanita de blanco a rosa causado por la radiación UV.

Los investigadores ahora también han investigado cómo reacciona la hackmanita sintética cuando se expone a partículas alfa, partículas beta (positrones) o radiación gamma. Descubrieron que la hackmanita también cambia de color por la exposición a estos tipos de radiación, lo que significa que también es un material radiocrómico. Esto era previamente desconocido.

El impacto de la radiación se estudió en el laboratorio de los socios suecos en Umeå, el laboratorio de la Autoridad Finlandesa de Radiación y Seguridad Nuclear y el laboratorio de radioquímica de la Universidad de Turku colocando placas de hackmanita a diferentes distancias de las fuentes de radiación durante períodos variables de tiempo, que los expuso a diferentes dosis de radiación.

"Después de eso, se fotografiaron las muestras y se midieron sus espectros de reflectancia para proporcionar información sobre la profundidad del color y si la coloración era similar a las muestras expuestas, por ejemplo, a la luz ultravioleta y los rayos X. El cambio de color tras la exposición a la radiación nuclear fue muy similar a la exposición a la radiación ultravioleta y a los rayos X, pero más lenta, debido a que la mayor parte de esta radiación atraviesa el material sin impactarlo", dice el investigador doctoral Sami Vuori.

El cambio de color en la hackmanita es similar en todas las exposiciones a la radiación, pero hubo una ligera diferencia en los espectros de las muestras expuestas a la radiación nuclear. Según los investigadores, esta fue la clave para descubrir una nueva característica.

La memoria de exposición gamma permite detectores de radiación no tóxicos basados ​​en hackmanite

Los investigadores notaron que la hackmanita que había sido coloreada con radiación nuclear puede revertirse a su color original de manera similar a la expuesta a la radiación UV y los rayos X, es decir, calentando el material o exponiéndolo a la luz blanca.

"Sin embargo, notamos que la hackmanita conservará un rastro de memoria de la exposición a la radiación de alta energía, como las partículas alfa o la radiación gamma. El rastro de memoria permanecerá incluso cuando el color vuelva al original. Se vuelve visible cuando la muestra es coloreado nuevamente usando una lámpara ultravioleta. A simple vista, el color es similar al material expuesto a la radiación ultravioleta o a los rayos X, pero la espectrometría revela un cambio pequeño pero distintivo en la forma de la señal", dice el líder de la investigación. grupo, Profesor Mika Lastusaari.

Con resultados computacionales, los investigadores pudieron verificar que la radiación nuclear crea un nuevo tipo de defecto estructural en la hackmanita. Este defecto actúa como cierto tipo de unidad de memoria en el material. La radiación no destruye la hackmanita, pero ofrece un nuevo tipo de función inteligente, la memoria de exposición gamma, que según los investigadores no ha sido detectada en ningún otro material. A pesar de la memoria de exposición gamma y el defecto estructural, una de las propiedades inteligentes básicas de la hackmanita, la capacidad de cambiar de color repetidamente, sigue siendo la misma.

"El cambio de color con la radiación nuclear significa que la hackmanita se puede usar para crear películas radiocrómicas que se usan regularmente en diferentes aplicaciones de la física médica para medir las dosis de radiación y mapear la distribución de la dosis. Las películas radiocrómicas actuales generalmente se fabrican a partir de polidiacetilenos o leucomalaquita verde y son no reutilizable o tóxico. Las hackmanitas ofrecen una opción no tóxica que se puede usar repetidamente. Además, la hackmanita tiene una propiedad de memoria de la que carecen otros materiales. La hackmanita también es un material ecológico y económico que es fácil de sintetizar", dice Lastusaari.

El estudio fue realizado por el Grupo de Investigación de Materiales Inteligentes, el grupo de investigación de radioquímica y el Departamento de Física de la Universidad de Turku, y los cálculos se realizaron en la Universidad Claude Bernard Lyon 1, Francia. El consorcio de investigación internacional también estuvo integrado por la Sociedad Mineralógica de Amberes, Bélgica, las Universidades de Tampere y Jyväskylä, Finlandia, y la Agencia Sueca de Investigación de Defensa.

El estudio fue publicado en septiembre en la revista Materials Horizons . + Explora más

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