Новый материал выдерживает жёсткое излучение и пригодится для космоса и реакторов

Фото из открытых источников

Графеновые наноленты продемонстрировали перспективность как материал для надежного контроля термоядерных реакторов и безопасной работы техники в космосе. Исследователям из Аризонского университета удалось показать, что данные сверхтонкие структуры выдерживают гамма‑излучение и при этом выдают четкий измеримый сигнал. Результатами работы коллектив поделился в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Группа исследователей интегрировала графеновые наноленты в полупроводниковые устройства и провела их тестирование на устойчивость к жесткому излучению. Особенностью материала стали его размеры: ширина лент - ровно в девять атомов, толщина - один атом при длине около 45 нанометров, что в десятки тысяч раз тоньше человеческого волоса. Синтез выполнен специалистами из Университета Алабамы.

Авторы работы поясняют, что их устройства выдерживают экстремальные воздействия и продолжают реагировать, хотя их электрические характеристики резко изменяются. Такого поведения эксперты и добивались от датчиков.

Гамма‑излучение в новых условиях не разрушает атомную структуру лент, вызывая изменения на их краях через образование реактивных молекул в окружающей атмосфере. Благодаря квантовым эффектам даже небольшие модификации заметно воздействуют на прохождение тока. Эксперты объясняют это андерсоновской локализацией, при которой электроны «застревают», а сила тока резко снижается, формируя ясный сигнал о радиационном воздействии.

Данное качество позволяет решать важную инженерную проблему: обычные кремниевые датчики нельзя помещать внутрь первой стенки реактора, поскольку они выходят из строя из-за излучения, поэтому контроль ведётся косвенно или во время остановки установки. Графеновые ленты дадут возможность мониторинга ближе к активной зоне и онлайн, что сократит число дорогостоящих остановок для осмотра.

Технология найдёт применение и в космосе: датчики на базе графена могут фиксировать радиационный износ спутников и межпланетных зондов, отмечая ранние признаки деградации. В перспективе на основе подобных материалов можно будет создавать радиационно‑стойкие чипы для электроники, способнойю долго работать в условиях постоянного излучения.