U oblastima inspekcije materijala, medicinske dijagnostike, astronomskih otkrića i naučnih istraživanja, potražnja za visokorezolucionim i ultrastabilnim metodama rendgenskog snimanja podstakla je vatrenu potragu za inovativnim materijalima koji reaguju na rendgenske zrake. Ovi traženi materijali moraju posedovati izuzetne kvalitete kao što su visoko prigušenje rendgenskih zraka, efikasna scintilacija, brzo raspadanje svetlosti i robusna izdržljivost.
Među njima, perovskiti na bazi olovnog halida su se pojavili kao ubedljivi kandidat zbog svoje izuzetne efikasnosti luminescencije, superiornih mogućnosti slabljenja rendgenskih zraka i kratkog veka trajanja fluorescencije. Međutim, njihovu primenu u scintilacionom polju ometa toksičnost olova teškog metala (Pb), nizak prinos fotona uzrokovan efektima samoapsorpcije i loša stabilnost zračenja rendgenskim zracima.
Da bi prevazišli ove izazove, istraživači su tražili rešenja u nul-dimenzionalnim (0D) metalnim halidima bez olova, kao što su halogenidi na bazi bakra, srebra, cirkonijuma i mangana. Ove intrigantne alternative su pokazale obećavajuće kao efikasni scintilatori za detekciju i snimanje rendgenskih zraka, hvaleći se visokim prinosima fotona, raznovrsnim opcijama sastava i strukture, i jedinstvenim mehanizmom luminiscencije poznatim kao samo-zarobljeni ekscitoni (STE).
Međutim, glavna prepreka leži u proizvodnji ovih metalnih halogenida u obliku tankih filmova ili pločica, što rezultira podparnom rezolucijom slike zbog rasipanja svetlosti uzrokovanog velikim česticama i granicama kristala. Pored toga, 0D metal halogenidi bez olova suočavaju se sa izazovima vezanim za lošu stabilnost, posebno u vrućim i vlažnim sredinama.
U otkriću objavljenom u Advanced Photonics, istraživači sa Tehnološkog univerziteta Južne Kine razvili su pionirski pristup koji revolucioniše rendgensko snimanje. Oni su postigli visoku rezoluciju i ultra-stabilno rendgensko snimanje čak iu zahtevnim uslovima visoke temperature i vlažnosti. Ključ: bezolovni Cs 3 MnBr 5 antiperovskit nanokristali ugrađeni u staklenu matricu.
Za razliku od tradicionalnih perovskitnih materijala, antiperovskiti imaju karakterističnu strukturu predstavljenu kao [MKS 4 ]KSA 3 [A = alkalni metal; M = prelazni metal; i Ks = hlor (Cl), brom (Br) i jod (I)]. Ova jedinstvena konfiguracija sadrži centar luminiscencije, [MKS 4 ] 2- tetraedar, smešten unutar trodimenzionalnog (3D) KSA 6 oktaedarskog antiperovskitnog skeleta. Ova struktura značajno smanjuje interakciju luminiscentnog centra, podstičući poboljšane efekte prostornog zatvaranja i na kraju dajući visoku kvantnu efikasnost i stabilnost luminiscencije.
Kroz proces in-situ kristalizacije tokom žarenja, joni Mn 2+ se neprimetno integrišu u staklenu matricu, što dovodi do podesivih boja luminiscencije u rasponu od crvene do zelene, kako diktira raspored žarenja. Štaviše, staklo ugrađeno u nanokristale Cs 3 MnBr 5 pokazuje neuporedivu stabilnost zračenja, termičku stabilnost i otpornost na vodu.
Zanimljivo je da se takođe može pohvaliti izuzetnom granicom detekcije rendgenskih zraka (767 nano-siva u sekundi), impresivnom prostornom rezolucijom rendgenskog snimanja (19,1 par linija po milimetru) i izvanrednom stabilnošću zračenja doze rendgenskog zračenja (5,775 miligraja u sekundi).
Ovaj rad predstavlja intrigantnu novu šemu koja iskorištava potencijal prozirnih staklastih kompozita koji uključuju nanokristale anti-perovskit halida bez olova za aplikacije visoke rezolucije i ultrastabilne rendgenske slike. Rezultati ovog istraživanja mogli bi da posluže kao katalizator koji bi stimulisao dalja istraživanja i razvoj novih metal-halogenih antiperovskitnih materijala. Na kraju krajeva, ovo otkriće utire put za budući razvoj uređaja za rendgensko snimanje nove generacije, obećavajući transformativni napredak u oblasti rendgenske dijagnostike i snimanja.
