ПРИНЦИПЫ ХИМИЧЕСКОГО ДИЗАЙНА ПЛАСТИЧЕСКИХ СЦИНТИЛЛЯТОРОВ НА ОСНОВЕ СТИРОЛА, ДОПИРОВАННЫХ КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ

Пластиковые сцинтилляторы на основе полистирола и других полимеров винил ароматического ряда (поливинилтолуол, поливинилксилол и др.) нашли свое применение в сцинтилляционных детекторах благодаря малому времени высвечивания, низкой стоимости и относительной легкости изготовления. С другой стороны, такие материалы обладают небольшой величиной световыхода. Для придания полимерной матрице сцинтилляционных свойств и увеличения световыхода пластиковые сцинтилляторы обычно допируют флуоресцентными органическими красителями. В последние годы значительный интерес вызывают исследования, направленные на использование в качестве допантов для пластиковых сцинтилляторов на основе полимерных матриц полупроводниковых нанокристаллов (квантовых точек). Одними из наиболее перспективных для этой цели материалов считаются перовскитные нанокристаллы состава CsPbBr₃ и квантовые точки состава CdSe/ZnS (ядро/оболочка). Эти материалы обладают большими квантовыми выходами, имеют высокие атомные номера и могут быть интегрированы в полимерные матрицы, сохраняя при этом свои структурные и оптические свойства. Указанные свойства квантовых точек позволяют предположить, что допирование ими пластиковых сцинтилляторов способно значительно улучшить световой выход и увеличить радиационную стойкость приборов на их основе. В настоящей работе мы предлагаем метод химического дизайна пластиковых сцинтилляторов, допированных квантовыми точками, исследуем свойства их радиолюминесценции и опишем оптимальные параметры изготовления композитных сцинтилляторов методом радикальной полимеризации пара-метилстирола.

1. Hall H. // Rev. Mod. Phys. 1936. V. 8 (4). P. 358–397.

2. Nikl M., Yoshikawa A. // Adv. Opt. Mater. 2015. V. 3 (4). P. 463–481.

3. Yaffe M.J., Rowlands J.A. // Phys. Med. Biol. 1997. V. 42 (1). P. 1–39.

4. Wang Z., Dujardin C., Freeman M.S., et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2023. V. 70 (7). P. 1244–1280.

5. Pagano F., Kratochwil N., Salomoni M., et al. // Phys. Med. Biol. 2022. V. 67 (13). P. 135010.

6. Khoshakhlagh M., Islamian J. P., Abedi S. M., and Mahmoudian B. // World J. Nucl. Med. 2015. V. 14 (03). P. 156–159.

7. Lu L., Sun M., Wu T., et al. // Nanoscale Adv. 2022. V. 4 (3). P. 680–696.

8. Liu C., Li Z., Hajagos T.J., et al. // ACS Nano. 2017. V. 11 (6). P. 6422–6430.

9. Yanagida T. // Proc. Jpn. Acad., Ser. B. 2018. V. 94 (2). P. 75–97.

10. Maddalena F., Tjahjana L., Xie A., et al. // Crystals. 2019. V. 9 (2). P. 88.

11. Zhang Y., Sun R., Ou X., et al. // ACS Nano. 2019. V. 13 (2). P. 2520–2525.

12. Chen J., Zhou Y., Fu Y., et al. // Chem. Rev. 2021. V. 121 (20). P. 12112–12180.

13. Кныш А.А., Ткач А.А., Гулевич Д., Набиев И., Самохвалов П.С. // Ядерн. физ. инжинир. Т. 13 (5). С. 439−445 [Knysh A., Tkach A., Gulevich D., et al. // Phys. At. Nucl. 2022. V. 85 (10). P. 1619–1624].

14. Zaffalon M.L., Cova F., Liu M., et al. // Nat. Photon. 2022. V. 16 (12). P. 860–868.

15. Chen Q., Wu J., Ou X., et al. // Nature. 2018. V. 561 (7721). P. 88–93.

16. Jones J., Mills C., Mogensen M., Lee C. // West J. Emerg. Med.. 2012. V. 13 (2). P. 202–210.

17. He Y., Petryk M., Liu Z., et al. // Nat. Photonics. 2021. V. 15 (1). P. 36–42.

18. Létant S.E., Wang T.-F. // Nano Lett. 2006. V. 6 (12). P. 2877–2880.

19. Кныш А.А., Сосновцев В.В., Гулевич Д.Г., Набиев И.Р., Самохвалов П.С. // Ядерн. физ. инжинир. 2025. Т. 16 (3). С. 417−422 [Knysh A., Sosnovtsev V., Gulevich D., et al. // Phys. At. Nucl. 2023. V. 86 (11). P. 2535–2539].

20. Gulevich D.G., Tkach A.A., Nabiev I.R., et al. // Tech. Phys. 2023. V. 68 (2). P. 241.

21. Nuri H.L., Pancoko M., Jami A., et al. // Spektra. 2022. V. 7 (3). P. 141–150.

22. Cardoso Dos Santos M., Algar W.R., Medintz I.L., and Hildebrandt N. // Trends Anal. Chem. 2020. V. 125. P. 115819.