ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПЕРОВСКИТНЫХ НАНОКРИСТАЛЛОВ CSPBBR 3 И ПОЛИМЕРНЫХ МАТРИЦ, ПЕРСПЕКТИВНЫХ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫХ ДЕТЕКТОРАХ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

В настоящее время активно растет спрос на материалы для обнаружения ионизирующего излучения, что привело к расширению исследований и разработки новых сцинтилляторов. Как правило классические сцинтилляторы синтезируют путем кристаллизации материалов при высокой температуре, и их фотолюминесценцию трудно настроить в видимом спектральном диапазон. В связи с этим, в последнее время особый интерес вызывают композитные материалы на основе перовскитных нанокрсталлов (ПНК) состава CsPbBr ₃ , обладающие высоким средним атомным числом и большой длиной диффузии носителей заряда, которые в перспективе могут быть использованы для обнаружения ионизирующего излучения. В отличие от объемных сцинтилляторов, ПНК синтезируют в растворе при относительно низкой температуре с возможностью настройки фотолюминесценции во всей видимой области спектра. Основной проблемой, ограничивающей широкое применение ПНК, является их низкая стабильность при контакте с окружающей средой. В настоящей работе представлены результаты экспериментов по инкапсуляции ПНК в полимерную полистирольную матрицу, оценки динамики квантового выхода люминесценции во времени, а также разработана методика исследования амплитудных характеристик сигналов, регистрируемых при взаимодействии α ‑ частиц с композитными материалами на основе ПНК состава CsPbBr ₃ и полистирола. В результате исследования было выявлено, что композитные образцы на основе ПНК и полистирола обладают стабильным значением квантового выхода люминесценции в течение двух недель. Используя источник ²⁴¹ Am с характерной энергией α-частиц порядка 4.6 МэВ и γ-квантов 60 кэВ, вычислены значения световыхода для исследуемых в работе образцов, максимальные из которых составляют 20% от стандартного “быстрого” пластикового сцинтиллятора (POPOP) при объемной доле ПНК в композите меньше 1%, что свидетельствует о перспективности ПНК как основы композитных сцинтилляторов и для его дальнейшего применения в рентгенодиагностических исследованиях.

1. Sherkar T.S., Momblona C., Gil-Escrig L., et al. // ACS Energy Lett. 2017. V. 2 (5). P. 1214–1222.

2. Chen Q., Wu J., Ou X., et al. // Nature. 2018. V. 561. P. 88–93.

3. Cao F., Yu D., Ma W., et al. // ACS Nano. 2020. V. 14. P. 5183–5193.

4. Wang L., Fu K., Sun R., et al. // Nano-Micro Lett. 2019. V. 11. P. 52.

5. He Y., Petryk M., Liu Z., et al. // Nat. Photonics. 2021. V. 15. P. 36–42.

6. Zhang F., Zhong H., Chen C., et al. // ACS Nano. 2015. V. 9. P. 4533–4542.

7. Lakowicz J. R. (Ed.) Principles of Fluorescence Spectroscopy. 2006. Boston: Springer.

8. Gulevich D., Tkach A., Nabiev I., et al. // Tech. Phys. 2023. V. 93. P. 256.

9. Sultanova N.G., Kasarova S.N., Nikolov I.D. // Opt. Quant. Electron. 2013. V. 45. P. 221–232. 10. Mazza R.J. // J. Chem. Educ. 1975. V. 52. P. 476.

10. Yang L., Zhang H., Zhou M., et al. // J. Phys. Chem. Lett. 2020. V. 11. P. 9203–9209.