Las perovskitas son materiales formados por compuestos orgánicos unidos a un metal. Impulsado a la vanguardia de la investigación de materiales debido a su estructura y propiedades, las perovskitas están destinadas a una amplia gama de aplicaciones, incluso en células solares, Luces led, láseres y fotodetectores.

Esa última aplicación detección de foto o luz, es de particular interés para los científicos de la Facultad de Ciencias Básicas de la EPFL que han desarrollado una perovskita que puede detectar rayos gamma. Dirigido por los laboratorios de los profesores László Forró y Andreas Pautz, los investigadores han publicado su trabajo en Ciencia avanzada .

"Este cristal de perovskita fotovoltaico, cultivado en este tamaño de kilogramo, es un cambio de juego, "dice Forró." Puedes cortarlo en obleas, como el silicio, para aplicaciones optoelectrónicas, y, en este papel, demostramos su utilidad en la detección de rayos gamma ".

Monitoreo de rayos gamma

Los rayos gamma son un tipo de radiación electromagnética penetrante que se produce a partir de la desintegración radiactiva de los núcleos atómicos. p.ej., en explosiones nucleares o incluso de supernovas. Los rayos gamma están en el extremo más corto del espectro electromagnético, lo que significa que tienen la frecuencia más alta y la energía más alta. Debido a esto, pueden penetrar casi cualquier material, y se utilizan ampliamente en la seguridad nacional, astronomía, industria, plantas de energía nuclear, monitoreo ambiental, investigar, e incluso medicina, para la detección y seguimiento de tumores y osteoporosis.

Pero exactamente porque los rayos gamma pueden afectar el tejido biológico, tenemos que poder vigilarlos. Para hacer esto, necesitamos simple, de confianza, y detectores de rayos gamma baratos. La perovskita que desarrollaron los científicos de EPFL se basa en cristales de tribromuro de plomo y metilamonio (MAPbBr ₃ ) y parece ser un candidato ideal, cumpliendo todos estos requisitos.

Ventajas cristalinas

Las perovskitas se "cultivan" primero como cristales, y la calidad y claridad de los cristales determina la eficiencia del material cuando se convierte en películas delgadas que se pueden utilizar en dispositivos como paneles solares.

Los cristales de perovskita que hicieron los científicos de EPFL muestran una alta claridad con muy pocas impurezas. Cuando probaron los rayos gamma en los cristales, descubrieron que generaban portafotos con un producto de alta movilidad y de por vida, 'que es una medida de la calidad de los detectores de radiación. En breve, la perovskita puede detectar eficazmente los rayos gamma a temperatura ambiente, simplemente por medición de resistividad.

Síntesis más económica y escalable

La MAPbBr3 forma parte de la familia de perovskitas de "haluros metálicos", significa que, a diferencia de los cristales líderes en el mercado, sus cristales se pueden cultivar a partir de materias primas abundantes y de bajo costo. La síntesis se lleva a cabo en soluciones cercanas a la temperatura ambiente sin necesidad de equipos costosos.

Por supuesto, esta no es la primera perovskita fabricada para la detección de rayos gamma. Pero el volumen de la mayoría de las perovskitas de haluro metálico cultivadas en laboratorio que se utilizan para esto se limita a aproximadamente 1,2 ml, que apenas es escalable a niveles comerciales. Sin embargo, El equipo de EPFL también desarrolló un método único llamado 'intercrecimiento cristalino orientado' que les permitió hacer un litro completo de cristales que pesaban 3,8 kg en total.

"Personalmente, Disfruté mucho de trabajar en las fronteras comunes de la física de la materia condensada, química y física de reactores, y ver que esta colaboración podría conducir a una aplicación importante en nuestra sociedad, "dice Pavao Andricevic, el autor principal.