«Высокочувствительные композитные сцинтилляционные материалы на основе перовскитных флуоресцентных нанокристаллов (Q-Детект)»

Проект

«Высокочувствительные композитные сцинтилляционные материалы на основе перовскитных флуоресцентных нанокристаллов (Q-Детект)», выполняемый в рамках соглашения с Минобрнауки России о предоставлении гранта в форме субсидии от «24» декабря 2021 г. № 075-15-2021-1413.

Этап №2

В ходе выполнения проекта по соглашению с Минобрнауки России о предоставлении гранта в форме субсидии от «24» декабря 2021 г. № 075-15-2021-1413 на этапе № 2 в период с 01.01.2023 г. по 31.12.2023 г. выполнялись следующие работы.

Работы, выполненные Получателем гранта:

Проведены исследования сцинтилляционных свойств тонких пленок перовскитных нанокристаллов под воздействием рентгеновского и гамма-излучения.

Разработаны методы изготовления тонкопленочных композитных сцинтилляторов на основе перовскитных нанокристаллов и полимерных матриц.

Разработаны Программа и методики исследования свойств сцинтилляции экспериментальных образцов композитных сцинтилляторов, включая тонкопленочные сцинтилляторы, под воздействием рентгеновского излучения.

Проведены исследования свойств сцинтилляции экспериментальных образцов композитных сцинтилляторов под воздействием рентгеновского излучения.

Разработаны Программа и методики исследования свойств сцинтилляции экспериментальных образцов композитных сцинтилляторов, включая тонкопленочные сцинтилляторы, под воздействием гамма-излучения.

Проведены исследования свойств сцинтилляции экспериментальных образцов композитных сцинтилляторов под воздействием гамма-излучения.

Проведены дополнительные патентные исследования согласно ГОСТ Р 15.011-96.

Подготовлена заявка на патент «Композитный сцинтилляционный материал».

Проведена оценка полноты решения задач (п.3.1 – 3.5) и выполнения поставленной цели проекта.

Подготовлен план коммерциализации разработок композитных сцинтилляторов.

Работы, выполненные Иностранным партнером:

Разработаны методы изготовления объемных композитных сцинтилляторов на основе перовскитных нанокристаллов и полимерных матриц.

Изготовлены экспериментальные образцы композитных сцинтилляторов на основе перовскитных нанокристаллов и полимерных матриц.

По результатам выполнения 2-го (заключительного) этапа проекта по теме «Высокочувствительные композитные сцинтилляционные материалы нового поколения на основе перовскитных флуоресцентных нанокристаллов (Q-Детект)», соглашение о предоставлении субсидии от 24.12.2021 г. № 075-15-2021-1413, были получены следующие результаты:

Результаты, полученные Получателем гранта:

Проведены исследования сцинтилляционных свойств тонких пленок перовскитных нанокристаллов составов CsPbBr3, CsPbBr1,5I1,5 и CsPbBrI2 под воздействием рентгеновского излучения рентгеновской трубки Apogee серии 5500 (Oxford Instruments) в диапазоне энергий фотонов от 8-60 кэВ и гамма-излучения от радиоактивного изотопа 22Na с энергией гамма-кванта 511 кэВ.

Разработаны методы изготовления тонкопленочных композитных сцинтилляторов на основе перовскитных нанокристаллов и полимерных матриц, таких как полистирол, полиметилметакрилат, поли(параметилстирол), а также поли(метил-лаурил метакрилат) и поли(стирол-луарилметакрилат) на основе техник высушенной капли, дип-коатинга, фотополимеризации, заливки в матрицу. Толщина получаемых тонкопленочных покрытий не превышает 1 мм. Разработан документ «Методика изготовления тонкопленочных композитных сцинтилляторов на основе перовскитных нанокристаллов и полимерных матриц».

Разработаны Программа и методики исследования свойств сцинтилляции экспериментальных образцов композитных сцинтилляторов, включая тонкопленочные сцинтилляторы, под воздействием рентгеновского излучения. Программа и методики исследования учитывает возможность проведения исследований с тонкопленочными и объемными образцами композитных сцинтилляторов. Методики исследования рассчитана на использование источников с энергией фотонов в интервале 8-60 кэВ.

Проведены исследования свойств сцинтилляции экспериментальных образцов композитных сцинтилляторов под воздействием рентгеновского излучения, а также сравнение их параметров с пластиковыми сцинтилляторами и сцинтилляторами на основе кристалла оксиортосиликата лютеция, активированного Ce4+.

Разработаны Программа и методики исследования свойств сцинтилляции экспериментальных образцов композитных сцинтилляторов, включая тонкопленочные сцинтилляторы, под воздействием гамма-излучения. Программа и методики исследования учитывает возможность проведения исследований с тонкопленочными и объемными образцами композитных сцинтилляторов. Методики исследования рассчитаны на использование источников на основе 22Na с энергией гамма-кванта 511 кэВ.

Проведены исследования свойств сцинтилляции экспериментальных образцов композитных сцинтилляторов под воздействием гамма-излучения, а также сравнение их параметров с пластиковыми сцинтилляторами и сцинтилляторами на основе кристалла оксиортосиликата лютеция, активированного Ce4+.

Проведены дополнительные патентные исследования по теме, поданной на втором этапе выполнения проекта заявки на изобретение, для установления технического уровня предлагаемого изобретения, определение его новизны, конкурентно- и патентоспособности.

Подготовлена заявка на патент на изобретение «Композитный сцинтилляционный материал».

Проведена оценка полноты решения задач (п.3.1 – 3.5) и выполнения поставленной цели проекта.

Подготовлен план коммерциализации разработок композитных сцинтилляторов. План коммерциализации включает определение целевого сектора, для которого будут предназначены разработанные композитные сцинтилляторы, обзор необходимых технических характеристик датчиков на основе разработанных композитных сцинтилляторов, а также перечень компаний в России, которые могут быть использованы в качестве индустриального партнера для создания прототипа детектора.

Результаты, полученные Иностранным партнером:

Разработаны методы изготовления объемных композитных сцинтилляторов на основе перовскитных нанокристаллов и полимерных матриц с использованием термически- и фотоинициируемой радикальной полимеризации и поликонденсации. На основе анализа эффективности разработанных методов и качества полученных продуктов предложен оптимальный метод изготовления объемных композитных сцинтилляторов на основе перовскитных нанокристаллов и полимерных матриц.

Изготовлены экспериментальные образцы композитных сцинтилляторов на основе перовскитных нанокристаллов и полимерных матриц. Экспериментальные образцы композитных сцинтилляторов представляют собой дисперсию перовскитных нанокристаллов в полимерных матрицах и обладают флуоресценцией в области 500-700 нм, квантовым выход флуоресценции не менее 50% и временем затухания флуоресценции не более 30 нс.

Взаимодействие между получателем субсидии и Иностранным партнером заключалось в изготовлении и предоставлении получателем субсидии образцов ПНК Иностранному партнеру, который на их основе изготавливал экспериментальные образцы объемных композитных сцинтилляторов, которые затем передавались получателю субсидии для исследования их сцинтилляционных свойств.

Таким образом, все работы второго (заключительного) этапа выполнения проекта по теме «Высокочувствительные композитные сцинтилляционные материалы нового поколения на основе перовскитных флуоресцентных нанокристаллов (Q-Детект)» полностью выполнены, представлена вся необходимая отчетная документация. Результаты, полученные на втором (заключительном) этапе проекта, позволяют судить о том, что все поставленные задачи научного исследования были успешно выполнены, что в результате позволило достигнуть заявленной цели проекта.