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石墨烯-鈣鈦礦新型X射線探測器問世
日期:2021-02-20   [復制鏈接]
責任編輯:simaran_sxj 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
據(jù)物理學家組織網(wǎng)17日消息,瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院的研究人員通過使用3D氣溶膠噴射打印,開發(fā)了一種生產(chǎn)高效X射線探測器的新方法。這種新型探測器可以很容易地集成到標準微電子設(shè)備中,從而大大提高了醫(yī)療成像設(shè)備的性能。研究成果發(fā)表在美國化學學會科學月刊《ACS Nano》上。

這種新型探測器是由洛桑聯(lián)邦理工學院基礎(chǔ)科學學院福羅帶領(lǐng)的研究小組研發(fā)的,其由石墨烯和鈣鈦礦組成。利用瑞士電子學與微電子科技中心的氣溶膠噴射打印設(shè)備,研究人員在石墨烯基底上3D打印鈣鈦礦層。其想法是,在設(shè)備中,鈣鈦礦充當光子探測器和電子放電器,而石墨烯則放大輸出的電信號。

此外,報道稱,研究人員使用了甲基碘化鉛鈣鈦礦,由于其引人入勝的光電性能以及低廉的制造成本,最近這種鈣鈦礦備受關(guān)注。

該研究小組的化學家恩德雷·霍瓦特說:“這種鈣鈦礦含有重原子,這為光子提供了高散射截面,因此使其成為X射線探測的完美候選材料。”

結(jié)果表明,這種方法生產(chǎn)的X射線探測器具有破紀錄的高靈敏度——比同類最佳醫(yī)學成像設(shè)備提高了4倍。

“通過使用帶有石墨烯的光伏鈣鈦礦,對X射線的響應大大增加。”福羅說,“這意味著,如果我們在X射線成像中使用這兩者的組合材料,成像所需的X射線劑量可以減少1000多倍,從而降低這種高能電離輻射對人體健康的危害。”

福羅說,鈣鈦礦-石墨烯探測器的另一個優(yōu)點是它不需要精密的光電倍增管或復雜的電子設(shè)備,因此它讓醫(yī)學成像變得很簡單。

報道稱,該項研究中使用的氣溶膠噴射打印技術(shù)是一種相當新穎的技術(shù),可用于制造3D打印的電子元件,如電阻、電容、天線、傳感器和薄膜晶體管,甚至還可在特定基材上打印電子產(chǎn)品,如手機外殼。

除了X光照片外,X射線醫(yī)療用途還包括透視、癌癥放射治療和電子計算機斷層掃描。而這種新型探測器易于合成,應用領(lǐng)域更加前沿,可廣泛應用于太陽能電池、LED燈、激光器和光電探測器等。

總編輯圈點

鈣鈦礦為人們熟知的應用是制造超高效光伏電池,有時也在晶體管和LED照明等方面發(fā)揮優(yōu)勢。不過,其還擁有一項非凡潛力——作為X射線探測器的材料。這是其優(yōu)異的載流子輸運特性和重原子組成架構(gòu)決定的,相比現(xiàn)有的X射線成像儀,基于鈣鈦礦化合物的探測器更靈敏且功耗更低,它出色的電荷輸運特性以及結(jié)構(gòu)特性,已經(jīng)被證明是實現(xiàn)直接X射線轉(zhuǎn)換的理想選擇。可以預料,在進一步優(yōu)化后,未來X射線探測器的靈敏度更將輕松上升一個量級。 

原標題:石墨烯-鈣鈦礦新型X射線探測器問世
 
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來源:科技日報
 
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