“游戏规则改变者”钙钛矿可以检测伽马射线
钙钛矿是由与金属结合的有机化合物组成的材料。由于其结构和特性，钙钛矿被推向了材料研究的前沿，被指定用于广泛的应用，包括太阳能电池、LED 灯、激光器和光电探测器。
EPFL 基础科学学院的科学家们对最后一项应用，即照片或光检测特别感兴趣，他们开发了一种可以检测伽马射线的钙钛矿。在 Lászlo Forró 和 Andreas Pautz 教授实验室的带领下，研究人员在Advanced Science 上发表了他们的研究成果。
“这种以千克大小生长的光伏钙钛矿晶体改变了游戏规则，”Forró 说。“您可以将其切成晶片，如硅，用于光电应用，并且在本文中，我们展示了它在伽马射线检测中的实用性。”
监测伽马射线
伽马射线是一种穿透性的电磁辐射，由原子核的放射性衰变产生，例如在核爆炸甚至超新星爆炸中。伽马射线位于电磁波谱的最短端，这意味着它们具有最高的频率和最高的能量。正因为如此，它们几乎可以穿透任何材料，并广泛用于国土安全、天文学、工业、核电站、环境监测、研究甚至医学，用于检测和监测肿瘤和骨质疏松症。
但正是因为伽马射线会影响生物组织，所以我们必须能够密切关注它们。为此，我们需要简单、可靠且廉价的伽马射线探测器。EPFL 科学家开发的钙钛矿基于甲基铵三溴化铅 (MAPbBr3) 晶体，似乎是满足所有这些要求的理想候选者。
一目了然的优势
钙钛矿首先“生长”为晶体，晶体的质量和透明度决定了材料在转化为可用于太阳能电池板等设备的薄膜时的效率。
EPFL 科学家制造的钙钛矿晶体显示出高透明度和极低杂质。当他们在晶体上测试伽马射线时，他们发现它们产生了具有高“迁移率寿命乘积”的光载流子，这是辐射探测器质量的衡量标准。简而言之，钙钛矿可以在室温下有效地检测伽马射线，只需通过电阻率测量即可。
更便宜和可扩展的合成
MAPbBr3 属于钙钛矿“金属卤化物”家族的一部分，这意味着与市场领先的晶体不同，它的晶体可以从丰富且低成本的原材料中生长。合成在接近室温的溶液中进行，不需要昂贵的设备。
当然，这并不是第一个用于伽马射线检测的钙钛矿。但是用于此目的的大多数实验室生长的金属卤化物钙钛矿的体积仅限于约 1.2 毫升，这很难扩展到商业水平。然而，EPFL 的团队还开发了一种称为“定向晶体-晶体共生”的独特方法，使他们能够制造一整升总重 3.8 公斤的晶体。
“就我个人而言，我非常喜欢在凝聚态物理学、化学和反应堆物理学的共同前沿领域工作，并看到这种合作可以为我们的社会带来重要的应用，”主要作者 Pavao Andri?evic 说。
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