NUS desarrolla centelleadores de nanocristales de perovskita para una detección precisa de un solo protón
por Simón Mansfield
Sídney, Australia (SPX) 02 de febrero de 2024
En un importante avance para la tecnología de detección de radiación de partículas, investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) han introducido un innovador centelleador fino transmisivo elaborado a partir de nanocristales de perovskita. Este novedoso dispositivo está diseñado para el seguimiento y recuento en tiempo real de protones individuales, lo que supone un avance considerable en el campo de la detección de partículas.
En el centro de este avance se encuentra la sensibilidad excepcional del centelleador, atribuida a la emisión radiativa biexcitónica generada a través de la conversión ascendente inducida por protones y la ionización por impacto. Esta innovación tecnológica está preparada para revolucionar una variedad de dominios científicos y tecnológicos, incluida la física fundamental, la tecnología cuántica, la exploración del espacio profundo y, en particular, la terapia del cáncer con protones.
La búsqueda de un control preciso de la dosis en la terapia de protones ha catalizado una extensa investigación sobre detectores de protones avanzados. El desarrollo del equipo NUS se destaca al abordar un desafío crítico en el campo: la necesidad de irradiación de protones en tiempo real con precisión de conteo de un solo protón. A diferencia de los detectores de partículas tradicionales, que se ven obstaculizados por su volumen o sensibilidad insuficiente, el centelleador desarrollado por NUS combina una construcción ultradelgada con una sensibilidad incomparable.
Dirigido por el profesor Liu Xiaogang del Departamento de Química de la NUS y el profesor asociado Andrew Bettiol del Departamento de Física de la NUS, el equipo de investigación ha presentado un centelleador transmisivo de película delgada que supera significativamente a las soluciones existentes. Con un rendimiento luminoso aproximadamente el doble que el de los centelleadores de película delgada de plástico BC-400 disponibles comercialmente y diez veces mayor que los centelleadores a granel convencionales como los cristales LYSO:Ce, BGO y YAG:Ce, esta innovación representa un importante paso adelante en la detección y obtención de imágenes de protones individuales.
Los centelleadores, con un espesor de aproximadamente 5 um, alcanzan un límite de detección de 7 protones por segundo, una sensibilidad que es varios órdenes de magnitud menor que las tasas de conteo consideradas clínicamente relevantes. Esta capacidad es crucial para aplicaciones donde la detección y la obtención de imágenes precisas son primordiales.
Además, el equipo ha propuesto una teoría novedosa sobre los mecanismos de centelleo inducidos por protones en nanocristales de CsPbBr3, lo que proporciona información importante sobre los procesos fundamentales que sustentan el centelleo de protones. Esta comprensión es fundamental para aprovechar todo el potencial de los nanocristales de perovskita en la detección de radiación de partículas.
Utilizando la sensibilidad mejorada y el rápido tiempo de respuesta (~336 ps) de estos centelleadores, los investigadores han demostrado su utilidad en aplicaciones que van desde el rastreo de un solo protón y la irradiación modelada en tiempo real hasta imágenes de protones de súper resolución. Sorprendentemente, el estudio logró una resolución espacial inferior a 40 nm para imágenes de protones, lo que presagia nuevas posibilidades para la caracterización de materiales, imágenes médicas e investigación científica.
El profesor Liu enfatizó el impacto transformador de su trabajo y señaló: "El avance presentado en este trabajo sería de considerable interés para las comunidades de detección de radiación de partículas, ya que ofrecería conocimientos fundamentales sobre nuevos mecanismos de centelleo de protones y avances técnicos en la innovadora sensibilidad de detección de un solo ion". utilizando centelleadores ultrafinos transmisores de protones. En particular, estos centelleadores de nanocristales de CsPbBr3 son abrumadoramente prometedores para el avance de la tecnología de detección en terapia de protones y radiografía de protones”.
Publicada en la revista Nature Materials, esta investigación no sólo contribuye al avance de las tecnologías de detección, sino que también subraya el potencial de los nanocristales de perovskita para revolucionar este campo. Mientras la comunidad científica continúa explorando las aplicaciones de esta novedosa tecnología, los hallazgos del equipo de NUS ofrecen un camino prometedor hacia mejores diagnósticos, terapias y comprensión de la física de partículas.
Informe de investigación:Recuento de un solo protón en tiempo real con centelleadores transmisivos de nanocristales de perovskita
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Universidad Nacional de Singapur
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- Fuente: https://www.solardaily.com/reports/NUS_develops_perovskite_nanocrystal_scintillators_for_precise_single_proton_detection_999.html
