Исследователи из Университета Оклахомы разработали гибридные перовскитные материалы, которые меняют представление о процессе свечения. Эта инновация способна значительно улучшить работу детекторов быстрых частиц, применяемых в различных областях. Вместо того чтобы полагаться на неорганическую часть перовскитов, команда использовала органический компонент для быстрого и эффективного генерирования света под воздействием излучения.
Перовскиты представляют собой кристаллические материалы с определенной атомной структурой, играющие ключевую роль в современном материаловедении, особенно в солнечных батареях. Как пишет издание Interesting Engineering, традиционно наука уделяла основное внимание неорганической структуре, считая, что именно она определяет полезные свойства. Однако новая работа ставит это под сомнение, показывая, что органическая часть гибридных слоистых перовскитов может играть более важную функциональную роль.
Под руководством аспиранта М. С. Мухаммада группа внедрила органические молекулы непосредственно в слоистые галогенидные структуры перовскита. В результате был создан материал, который при воздействии радиации излучает свет за счет самого органического компонента. Мухаммад отметил: «Объединив неорганические и органические компоненты в один гибридный материал, мы сможем использовать преимущества каждой из структурных частей». Такое световое излучение является рекордно высоким для подобных систем.
Команда включила молекулы, известные как стильбены, в специально разработанные двумерные слоистые перовскиты. Стильбены отличаются высокой светоизлучающей способностью, а внутри кристаллического каркаса их эффективность возрастает многократно. Исследование показало, что эффективность светоизлучения увеличилась в 5 раз по сравнению с органическими молекулами самими по себе. Это доказывает, что кристаллическая структура усиливает реакцию молекул на излучение.
Органическое свечение происходит быстрее неорганического, что критически важно для обнаружения нейтронов, рентгеновских лучей и гамма-излучения. Детекторы должны практически мгновенно преобразовывать радиацию в световые сигналы. Профессор Байрам Сапаров подчеркнул: «Нам нужны детекторы быстрых нейтронов, детекторы быстрого рентгеновского излучения, детекторы быстрого гамма-излучения, и для этих целей можно использовать органические материалы». Стратегия ученых позволила добиться нужной скорости и яркости.
Помимо скорости, новые материалы продемонстрировали высокую устойчивость к воздействию окружающей среды. В то время как многие чувствительные соединения требуют защиты, эти гибридные перовскиты сохраняли стабильность более года на открытом воздухе. Сапаров добавил, что по характеристикам материалы не уступают современным детекторам и при доработке смогут их превзойти. Результаты работы были опубликованы в Journal of the American Chemical Society.
