מדענים מאוניברסיטת Northwestern הצליחו לפתח חומרים חדשים המסוגלים לאתר קרינה רדיואקטיבית
מדענים מאוניברסיטת Northwestern הצליחו לפתח חומרים חדשים המסוגלים לאתר קרינה רדיואקטיבית. השיטה החדשנית תוכל להוביל לפיתוחו של התקן ידני לאיתור נשק וחומרים גרעיניים, במיוחד לנוכח התרחיש של “פצצה גרעינית במזוודה”.
“התקפות הטרור של האחד עשר בספטמבר הגבירו את העניין בתחום אבטחתי זה, אולם הבעיה נותרה אתגר ממשי,” אמר החוקר Mercouri G. Kanatzidis, אשר הוביל את המחקר. הכנו חומרים מוליכים-למחצה מבטיחים אשר יוכלו להוביל לפיתוחה של שיטה מהירה, יעילה וזולה לאיתור חומרים מסוכנים כגון פלוטוניום ואורניום.”
על-מנת לפתח גלאי יעיל, צוות החוקרים פנה לחלק בטבלה המחזורית שבו מצויים היסודות הכבדים. החוקרים פיתחו רעיון עיצובי המאפשר הכנת חומרים מוליכים-למחצה מיסודות כבדים שבהם רוב אלקטרוני התרכובת קשורים ולא ניידים. כאשר קרני גמא חודרים לתרכובת הן מעוררות את האלקטרונים והופכות אותם לניידים, ובעקבות כך לברי-מדידה. ומאחר ולכל יסוד ויסוד יש ספקטרום ייחודי משלו, האות מזהה את החומר שאותר. השיטה, המכונה “הפחתה ממדית” (dimensional reduction) פורסמה בכתב העת המדעי Advanced Materials.
עבור רוב החומרים, קרני גמא הנפלטים על ידי חומרים גרעיניים פשוט תעבורנה דרכם ותהפוכנה אותם לבלתי-מדידים. אולם חומרים כבדים, כגון כספית, תליום, סלניום וצזיום קולטים את קרני הגמא במידה ניכרת. הבעיה מולה ניצבו החוקרים הייתה שיסודות כבדים הם בעלי אלקטרונים ניידים רבים. משמעות הדבר כי קרני הגמא הפוגעות בחומר והמעוררות את האלקטרונים אינן מאפשרות את הגילוי של שינוי זה.
“זה כמו שאתה מוסיף טיפה אחת של מים לדלי המלא במים – השינוי הינו זניח,” מסביר החוקר. “היינו צריכים חומר של יסוד כבד שאינו מכיל אלקטרונים ניידים רבים. יסודות כאלו אינם קיימים בטבע, ולכן נדרשנו לתכנן חומר חדש לחלוטין.” צוות החוקרים תכנן את החומרים המוליכים-למחצה שלהם בצורה של מבנים גבישיים, כך שנשללה מהאלקטרונים יכולת הניידות שלהם.
החומרים שאותם החוקרים הצליחו לפתח ולהדגים כגלאי קרני גמא יעילים הינם צזיום-כספית-סולפיד וצזיום-כספית-סלניד. שני החומרים המוליכים-למחצה החדשים פועלים בטמפרטורת החדר, והתהליך כולו ניתן להרחבה לקנה-מידה תעשייתי.
החומרים החדשים שלנו מבטיחים ותחרותיים ביותר,” מציין החוקר. “בעקבות פיתוח נוסף שלהם, הם אמורים לעלות בביצועיהם על חומרי גילוי קיימים לקרינה רדיואקטיבית. הם עשויים להיות מועילים גם בתחום הביו-רפואה כחומרים לדימות אבחוני.”
הידיעה על המחקר
