EPFL-Forscher züchten billigen, effizienten Gammastrahlen-Detektor

Wissenschaftler der ETH Lausanne (EPFL) haben einen hocheffizienten, einfach und billig herzustellenden Gammastrahlen-Detektor entwickelt. Er besteht aus Perowskit-Material und kann Gammastrahlen bei Raumtemperatur durch Messung des spezifischen Widerstands erkennen. Perowskite sind Materialien, die aus organischen Verbindungen bestehen, die an ein Metall gebunden sind.

Aufgrund ihrer Struktur und Eigenschaften geniessen sie gegenwärtig die verstärkte Aufmerksamkeit in der Materialforschung. Perowskite sind für eine breite Palette von Anwendungen geeignet, unter anderem in Solarzellen, LED-Leuchten, Lasern und Photodetektoren.

Gammastrahlen sind eine Art von durchdringender elektromagnetischer Strahlung, die beim radioaktiven Zerfall von Atomkernen, etwa bei Kern- oder sogar Supernovaexplosionen, entsteht. Gammastrahlen können fast jedes Material durchdringen und werden in den Bereichen innere Sicherheit, Astronomie, Industrie, Kernkraftwerke, Umweltüberwachung, Forschung und sogar in der Medizin zur Erkennung und Überwachung von Tumoren und Osteoporose eingesetzt.

«Aber gerade, weil Gammastrahlen biologisches Gewebe beeinflussen können, müssen wir sie im Auge behalten können», schreibt die Forschergruppe um die Professoren László Forró und Andreas Pautz in einer Mitteilung vom Mittwoch. «Dazu brauchen wir einfache, zuverlässige und billige Gammastrahlen-Detektoren». Der Perowskit, den die Wissenschaftler der EPFL entwickelt haben, basiert auf Kristallen von Methylammoniumbleitribromid (MAPbBr3) und scheint ein idealer Kandidat zu sein, der all diese Anforderungen erfüllt.

Der MAPbBr3, ein «Metallhalogenid»-Perowskit, sei natürlich nicht der erste Perowskit, der für den Nachweis von Gammastrahlen hergestellt wurde. Doch «size matters»: Der Unterschied zu den höchstens 1,2 ml kleinen Konkurrenzprodukten liegt darin, dass der MAPbBr3 dank der an der EPFL entwickelten Methode der «orientierten Kristallzucht» auf einen ganzen Liter und ein Gewicht von 3,8 Kilogramm hochgepäppelt werden kann.

«Dieser photovoltaische Perowskitkristall, der in dieser Kilogrammgrösse gezüchtet wird, ist ein echter Wendepunkt», sagt Forró. «Man kann ihn für optoelektronische Anwendungen in Wafer schneiden, wie Silizium. Und in dieser (in »Advanced Science« publizierten) Arbeit demonstrieren wir seine Nützlichkeit bei der Erkennung von Gammastrahlen.»