印刷可能なマルチ

Exciton Science の研究者らが柔軟性と感度が大幅に向上したマルチエネルギー X 線検出への道を実証したことで、イメージング応用分野における大きな変化が目前に迫っている可能性があります。

モナシュ大学のチームによって開発されたこの技術は、ペロブスカイト薄膜を使用して製造された溶液処理された印刷可能なダイオードに基づいており、一般的に次世代の太陽エネルギーデバイスに関連するコンポーネントです。

仕事の結果権威ある学術誌「Advanced Materials」に掲載されました。

Exciton Science の上級研究員で論文の筆頭著者である Babar Shabbir 博士は次のように述べています。「これらのペロブスカイトベースの検出器は、応答時間が速く、高感度なので、病気などの複雑な目的でのリアルタイム検出とイメージングが可能になります。」診断、爆発物の検出、食品汚染の特定などです。」

X 線検出器の大部分は、ハードまたはソフトの 2 つの異なるエネルギー レベルのいずれかで動作します。 硬 X 線は骨や岩石などの密度の高い物質を透過するために使用されますが、軟 X 線は組織や細胞などの生体物質を安全に画像化するために必要です。

一般的な単一エネルギー検出は、10 ～ 100 キロ電子ボルト (KeV) の硬 X 線領域で行われます。 一方、ソフトウィンドウでの検出には、1 KeV 未満のエネルギーレベルが必要な場合があります。

場合によっては、X 線検出器は両方のエネルギー レベルにわたって動作できなければなりません。 たとえば、乳房組織内の腫瘍を検索する場合です。

既存のマルチエネルギー X 線検出器はシリコンとセレンを使用して作られており、両方の領域で動作できますが、エネルギー感度と空間分解能には限界があります。

有望で潜在的にはるかに効果的で多用途な代替品が、金属ハロゲン化物ペロブスカイトの形で登場しました。

結晶構造にちなんで名付けられたペロブスカイト材料は、安価に製造でき、物質を通過する際の X 線ビームの強度、つまり X 線減衰として知られるプロセスを効果的に管理できます。

重要なのは、ペロブスカイトがダイオードデバイス内で製造される場合、X 線減衰プロセスにより電荷の形成が誘導され、その電荷を効果的に収集して X 線エネルギーとその強度の特徴を提供できることです。

この新しい研究では、ペロブスカイトベースのマルチエネルギー X 線検出器が、既存の従来のマルチエネルギー X 線検出器よりも大幅に広い、0.1 KeV から数十 KeV までの広いエネルギー範囲で動作できることが示されました。

ペロブスカイトベースのデバイスのこれまでの実証は、硬 X 線検出に限定されており、ミリメートルからセンチメートルの範囲の小規模なものでした。

ペロブスカイトが軟 X 線検出に使用されるのはこれが初めてであるだけでなく、この新しいアプローチは商業利用に必要な大面積へのスケールアップにも適しています。

また、ペロブスカイト検出器は薄膜として製造されるため、フレキシブル基板と組み合わせることで、新たな範囲のデバイスの形状とサイズを実現できる可能性があります。

エキシトンサイエンスの主任研究者であり、この論文の主著者であるモナシュ大学のヤセク・ジャシエニアク教授は次のように述べています。「この研究は、印刷されたX線検出器へのペロブスカイトの自然な拡張があることを示しています。 より安価に製造できる必要があり、固有の柔軟性が必要な場合には、フィルムのフォームファクターを変更することもできます。 これにより、この種のデバイスの使用方法に関するまったく新しい一連の疑問が生まれる分野が開かれます。」

- このプレスリリースは元々、ARC Center of Excellence in Exciton Science の Web サイトに掲載されたものです。