Neue Materialien halten Versprechen für eine bessere Erkennung von Kernwaffen

Northwestern University Wissenschaftler haben neue Materialien, die harte Strahlung , eine sehr schwierige Sache zu tun nachweisen kann . Das Verfahren könnte zu einem Handheld-Gerät zur Erfassung von Kernwaffen und Materialien , wie zum Beispiel eine " Atombombe in einem Koffer " Szenario führen .

" Die Terroranschläge von 9/11 gesteigertes Interesse an diesem Bereich der Sicherheit, aber das Problem bleibt eine echte Herausforderung ", sagte Mercouri G. Kanatzidis , der die Studie leitete . "Wir haben vielversprechende Halbleitermaterialien , die, einmal optimiert gestaltet , könnte eine schnelle, effektive und kostengünstige Methode zur Erfassung gefährlicher Materialien, wie Plutonium und Uran sein."

Kanatzidis ist ein Charles E. und Emma H. Morrison Professor für Chemie im Weinberg College of Arts and Sciences. Er hat auch einen gemeinsamen Termin am Argonne National Laboratory .

Die Northwestern Materialien durchzuführen , sowie Materialien, die aus fünf Jahrzehnten Forschung und Entwicklung hervorgegangen sind , die Kanatzidis .

Um eine effektive Detektor entwerfen, Kanatzidis und sein Team wandte sich an die schwere Element Teil des Periodensystems . Die Forscher entwickelten ein Konzept für neue Halbleitermaterialien der schweren Elemente , in denen die meisten der Elektronen der Verbindung in sich auf und verpflichtet nicht mobil zu machen. Wenn Gammastrahlen geben Sie die Verbindung , erregt sie die Elektronen , so dass sie mobil und somit nachweisbar. Und weil jedes Element hat eine bestimmte Spektrum , das Signal identifiziert das Material erkannt .

Die Methode , die so genannte Dimensionsreduktion wird in der 22. September Ausgabe der Zeitschrift veröffentlicht Advanced Materials .

In den meisten Materialien , würden von Kernmaterial emittierten Gammastrahlen nur der Ball an , so dass sie nicht nachweisbar. Aber dichte und schwere Stoffe , wie beispielsweise Quecksilber , Thallium, Selen und Cäsium, absorbieren die Gammastrahlen sehr gut .

Das Problem der Forscher konfrontiert war, dass die schweren Elemente haben viele bewegliche Elektronen . Das bedeutet, wenn die Gamma-Strahlen treffen das Material und regen Elektronen die Änderung ist nicht nachweisbar.

"Es ist wie mit einem Eimer Wasser und Zugabe eines Tropfens - die Änderung zu vernachlässigen ", erklärt Kanatzidis . "Wir brauchten eine schwere Element Material ohne viel Elektronen. Diese besteht nicht natürlich , so dass wir ein neues Material zu entwickeln. "

Kanatzidis und seine Kollegen entwickelt, deren Halbleitermaterialien in kristallinen Struktur, die ihre Elektronen immobilisiert sein.

Die Materialien, die sie entwickelt und erfolgreich demonstriert , wie effektiv Gammastrahlendetektoren sind Cäsium - Quecksilbersulfid und Cäsium Quecksilberselenidstaub . Beide Halbleitern arbeiten bei Raumtemperatur , und das Verfahren ist skalierbar.

" Unsere Materialien sind sehr vielversprechend und wettbewerbsfähig ", sagte Kanatzidis . " Mit der Weiterentwicklung , sollten sie bestehende FeststrahlungsdetektorMaterialien übertreffen. Sie können auch nützlich in der Biomedizin , beispielsweise bildgebende Diagnostik sein."