Кристаллы перовскита можно применять в качестве детекторов ядерного излучения, выяснили ученые. Авторы новой работы сделали детектор на основе перовскита, который выявляет утечки на атомных электростанциях.

Кристаллы перовскита используют в научных экспериментах благодаря их свойству — делать из фотонов электричество. Но исследователи смогли поменять этот процесс и настроили перовскиты так, чтобы они улавливали нейтроны: благодаря этому они создали детектор утечек радиоактивных материалов.

Перовскит — это относительно редкий для поверхности Земли минерал титаната кальция, кристаллы которого имеют псевдокубическую форму. Его используют в солнечных элементах. Но их можно применять не только в солнечных элементах: тот же механизм улавливания, который есть у перовскитов, можно использовать для других типов субатомных частиц, например нейтронов.

Свободные нейтроны появляются в результате ядерных реакций, поэтому устройство на основе перовскита может улавливать разные концентрации нейтронов, чтобы найти утечку на атомных электростанциях или среди радиоактивных материалов, которые неправильно хранятся или транспортируются.

Авторы нового исследования использовали соединение под названием трибромид свинца метиламмония. Они подвергли его воздействию источника нейтронов, в результате начали появляться крошечные электрические токи. Это происходит потому что нейтроны проникают в ядра атомов кристалла, возбуждая их и переводя в более высокое энергетическое состояние. Далее процесс быстро распадается на гамма-лучи, которые заряжают перовскит и создают измеримый ток.

Окончательная версия детектора выглядела как кристалл перовскита, завернутый в гадолиниевую фольгу. В результате получилось усилить сигнал и даже измерить направление и размер потока нейтронов.