Российские научные специалисты совершили значимый прорыв в разработке новых люминесцентных материалов, жизненно важных для производства современного диагностического оборудования, включая томографы и сенсоры нового поколения. Благодаря своим выдающимся характеристикам по яркости — в полтора раза выше мировых аналогов — и стабильности, новый люминофор обещает стать надежной и более эффективной альтернативой зарубежным материалам.
Передовые технологии синтеза: открытие УрФУ
Команда исследователей Уральского федерального университета (УрФУ), при активном участии коллег из Тюменского и Красноярского научных центров, реализовала инновационный способ получения люминофоров на основе оксисульфида гадолиния с примесями церия и тербия. Использование уникальных методов позволило снизить размер частиц и тем самым добиться существенного увеличения эффективности свечения — по предварительным данным, интенсивность превышает традиционные образцы на 50% и более.
Новый материал, проверенный в лабораторных условиях, отлично подходит для внедрения в многочисленные отрасли: от медицинской диагностики до авиации, контроля на пункте пропуска, промышленной безопасности и других сфер, в которых требуется точное определение рентгеновского, а также гамма-излучения. Инновация полностью отвечает курсу на импортозамещение в отечественном приборостроении и существенно укрепляет технологическую независимость страны, подчеркивают в УрФУ.
Уникальные свойства нового люминофора
Материал на базе оксисульфида гадолиния, легированный церием и тербием, выгодно отличается от ряда аналогов не только увеличенной яркостью, но и способностью сохранять эксплуатационные параметры на протяжении длительного времени. Особую роль в этом играет подбор редкоземельных элементов и внедрение современных способов их соединения на наномасштабе, что существенно сокращает размер частиц и обеспечивает их редкую однородность.
Отдельно стоит отметить, что выбор церия и тербия был не случаен. Как свидетельствуют результаты экспериментов, основная доля излучения приходится на ионы тербия, обеспечивающие интенсивное зеленое свечение с длиной волны около 538 нанометров. Именно этот цвет наиболее чувствителен человеческому глазу, благодаря чему изображения, получаемые с его помощью, максимально четкие и хорошо различимые.
Разработка Дмитрия Бирюкова и Дмитрия Зацепина: важность размера частиц
Дмитрий Бирюков, признанный эксперт и администратор исследовательской лаборатории «Гибридные технологии и метаматериалы» ФТИ УрФУ, особо выделяет роль размерных характеристик в формировании качеств современных люминесцентных порошков. Внедренная учеными методика синтеза наночастиц редкоземельных оксисульфидов позволяет не только достичь минимального размера, но и гарантировать высокую стабильность структуры и свойств материала.
«Полученный квантовый выход и повышение интенсивности свечения на 50% фактически делают наш люминофор новым стандартом в отрасли, — отмечает Бирюков. — Кроме того, такой подход открывает перед российской промышленностью широкие горизонты для внедрения конкурентоспособных и независимых решений».
Дмитрий Зацепин, старший научный сотрудник лаборатории «Физика функциональных материалов углеродной микро- и оптоэлектроники» ФТИ УрФУ, добавляет: «Зеленое излучение в диапазоне около 538 нанометров — оптимально для человеческого зрения, а сравнительно слабое свечение церия лишь усиливает этот эффект. Там, где раньше требовался импорт, теперь уверенно работает отечественная технология».
Надежность и долговечность: преимущества российского материала
Исследования подтвердили, что новый люминофор проявляет отличную долговечность, особенно при работе в сухих условиях или в специальных влагозащитных оболочках. Даже при постоянном облучении и эксплуатации в интенсивных режимах, материал не утрачивает своих свойств и микроструктуры — это качественно отличает его от многих иностранных аналогов, которые со временем теряют эффективность.
Однако, как подчеркивают разработчики, перед внедрением в массовое производство потребуется еще изучить поведение материала при воздействии факторов внешней среды, таких как атмосферная влага. В перечне задач ученых — испытания в экстремальных температурных и иных условиях эксплуатации, а также оптимизация процессов передачи энергии между ионами церия и тербия для максимального светового отклика.
Вклад российских ученых в инновационный прорыв
Внедрение таких материалов на отечественных предприятиях существенно сокращает зависимость от зарубежных поставок. Причем, процесс полностью поддерживает совокупность требований к инновациям в области медицины, авиационной техники и специальных промышленных областях. Российские компании после внедрения новых люминофоров получают не только экономическую выгоду, но и возможность адаптировать технологии для поставленных задач, учитывая индивидуальные требования.
Командная работа научных сотрудников УрФУ, а также участие ведущих специалистов по всему региону, демонстрирует высокую эффективность отечественной школы материаловедения и устремленность к международному лидерству. Вместе с современными исследованиями перспективы отечественной науки и промышленности выглядят особенно оптимистично.
Будущее российских люминофоров: технологии успеха
Открытие коллектива под руководством Дмитрия Бирюкова и Дмитрия Зацепина, выполненное в стенах Уральского федерального университета, закладывает прочный фундамент для формирования новой отрасли отечественного материаловедения. Применение оксисульфида гадолиния с церием и тербием обещает не только улучшить качество медицинской диагностики, но и расширить спектр использования инновационных рентгеночувствительных технологий в самых разных областях.
Новые российские люминофоры уверенно занимают место на передовых позициях мировой науки и вселяют уверенность в стабильном развитии отечественного прибора строения, биомедицины и техники. Благодаря профессионализму исследовательских групп, опыту работы с высокотехнологичными материалами и смелым экспериментам, университет способен предложить миру решения, которые не уступают, а порой и превосходят лучшие зарубежные образцы.
Источник: www.cnews.ru
