Desde que Wilhelm Röntgen los descubrió en 1895, Los rayos X se han convertido en un elemento básico de las imágenes médicas. De hecho, apenas un mes después de la publicación del famoso artículo de Röntgen, Los médicos de Connecticut tomaron la primera radiografía de la muñeca rota de un niño.

Ha habido muchos avances desde entonces. Aparte de las radiografías, que la mayoría de la gente ha tomado al menos una vez en la vida, Los usos médicos actuales de los rayos X incluyen fluoroscopia, radioterapia para el cáncer, y tomografía computarizada (TC), que toma múltiples exploraciones de rayos X del cuerpo desde diferentes ángulos y luego las combina en una computadora para generar "cortes" virtuales de sección transversal de un cuerpo.

Sin embargo, las imágenes médicas a menudo funcionan con condiciones de baja exposición, y por lo tanto requiere rentable, detectores de alta resolución que pueden operar a lo que se llama un "flujo de fotones bajo". El flujo de fotones simplemente describe cuántos fotones golpean el detector en un momento dado y determina la cantidad de electrones que genera a su vez.

Ahora, Los científicos dirigidos por László Forró en la Facultad de Ciencias Básicas han desarrollado exactamente una unidad de este tipo. Mediante el uso de la impresión por chorro de aerosol 3-D usada, desarrollaron un método novedoso para producir detectores de rayos X altamente eficientes que se pueden integrar fácilmente en microelectrónica estándar para mejorar considerablemente el rendimiento de los dispositivos de imágenes médicas.

Los nuevos detectores están compuestos por grafeno y perovskitas, que son materiales formados por compuestos orgánicos unidos a un metal. Son versátiles fácil de sintetizar, y están a la vanguardia de una amplia gama de aplicaciones, incluso en células solares, Luces led, láseres y fotodetectores.

La impresión por chorro de aerosol es bastante nueva, y se utiliza para fabricar componentes electrónicos impresos en 3D como resistencias, condensadores, antenas, sensores, y transistores de película fina o incluso la electrónica de impresión en un sustrato particular, como el caso del teléfono celular.

Usando el dispositivo de impresión por chorro de aerosol en CSEM en Neuchatel, los investigadores imprimieron capas de perovskita en 3D sobre un sustrato de grafeno. La idea es que en un dispositivo, la perovskita actúa como detector de fotones y descargador de electrones, mientras que el grafeno amplifica la señal eléctrica saliente.

El equipo de investigación utilizó perovskita de yoduro de plomo y metilamonio (MAPbI3), que recientemente ha atraído mucha atención debido a sus fascinantes propiedades optoelectrónicas, que combinan bien con su bajo costo de fabricación. "Esta perovskita tiene átomos pesados, que proporcionan una sección transversal de alta dispersión para fotones, y hace de este material un candidato perfecto para la detección de rayos X, "dice Endre Horváth, el químico del equipo de investigación.

Los resultados fueron asombrosos. El método produjo detectores de rayos X con una sensibilidad récord y una mejora de cuatro veces en los mejores dispositivos de imágenes médicas de su clase.

"Al utilizar perovskitas fotovoltaicas con grafeno, la respuesta a los rayos X ha aumentado enormemente, "dice Forró." Esto significa que si usáramos estos módulos en imágenes de rayos X, la dosis de rayos X requerida para formar una imagen podría reducirse en más de mil veces, disminuyendo el peligro para la salud de los seres humanos por esta radiación ionizante de alta energía ".

Otra ventaja del detector de perovskita-grafeno es que es sencillo formar imágenes usándolo. "No necesita fotomultiplicadores sofisticados ni componentes electrónicos complejos, ", dice Forró." Esto podría ser una ventaja real para los países en desarrollo ".

El estudio se publica en ACS Nano .