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| Imagen de Douglas James en Pixabay |
Un equipo de científicos de la EPFL y sus colaboradores han desarrollado un dispositivo sencillo y barato para detectar neutrones. Los científicos desarrollaron este detector de neutrones utilizando perovskitas que detectan los neutrones procedentes de materiales radiactivos.
Los materiales de perovskita utilizados en el estudio son el plomo y el bromo. Ambos contienen cristales individuales de un compuesto llamado tri-bromuro de plomo de metilamonio.
Para intentar detectar los neutrones directamente, el equipo colocó primero estos cristales en la trayectoria de una fuente de neutrones. Los neutrones, al chocar con los cristales, penetran en el núcleo de los átomos dentro del cristal, excitándolos a un estado de mayor energía. Cuando se relajan y decaen, se crean rayos gamma. Estos fotones gamma cargan la perovskita, proporcionando una pequeña corriente que puede ser estimada.
Pero esta corriente es muy pequeña. Se necesita algo más para hacer un detector de neutrones práctico. Por ello, los científicos utilizaron una fina lámina de metal de gadolinio, que absorbe mucho mejor los neutrones que el cristal de perovskita desnudo.
Cuando los neutrones interactúan con los átomos de gadolinio, éstos se excitan a un estado energético superior y luego emiten radiación gamma.
En comparación con las perovskitas, el gadolinio puede crear fotones gamma de forma eficiente. La unión de ambos fue sencilla y muy eficaz.
Los científicos añadieron un electrodo de carbono, y los electrones resultantes producidos en la perovskita fueron fáciles de medir.
Posteriormente, los científicos hicieron crecer el cristal de perovskita alrededor de la lámina para mejorar aún más este detector de neutrones de perovskita. Estas perovskitas en particular destacan porque su estructura cristalina no se ve afectada si tienen un cuerpo extraño.
El detector también puede medir la dirección del flujo de neutrones y el tamaño del mismo.
Márton Kollár, químico del equipo, dijo: "La propiedad de este material es tal que puede engullir cualquier cosa, desde una mosca hasta un cocodrilo, pasando por el gadolinio. Así que crece alrededor del objeto, e incluso cuando crece alrededor, se mantiene cristalino. Así que esta es una característica fabulosa de este material".
Forró dijo: "Es sencillo, es barato y es rentable. Es una prueba de principio de que funciona. Y ahora podemos pensar en la configuración de un detector muy eficiente".
Fuentes, créditos y referencias:
Pavao Andričević, Gábor Náfrádi et al. Hybrid halide perovskite neutron detectors. DOI: 10.1038/s41598-021-95586-3