東京大學의 勝村연구소(勝村庸介 교수)의 澁谷憲悟 연구원 등과 東北대학의 淺井圭介 교수는 유기와 무기를 조합시켜서 자연적으로 양자우물구조를 형성하는 펠로브스카이트 구조의 신틸레이터 재료를 개발, 실온에서 초고속과 고강도를 최초로 양립하는데 성공했다. 방사선의 흡수에 의한 발광으로 방사선을 검출하는 신틸레이터는 양전자 방사단층촬영장치(PET)의 성능을 좌우하는 중요한 센서. 과거 50년 동안 재료탐색이 이루어졌지만 이상적인 재료를 발견하지 못했다. 이로써 PET메이커의 세력판세를 바꾸는 상황으로 발전할 것 같다.
신재료는 할로겐화 연계(鉛系)펠로브스카이트형 유기무기 하이브리드 화합물이라고 부른다. 방벽층이 되는 유기 아민 절연체와, 우물층이 되는 무기 할로겐화 납 반도체를 옹스트롬(1 옹스트롬은 0.1나노미터)이하의 정밀도로 자기조직적으로 주기적으로 적층한 천연 양자우물구조를 가진다. 유기와 무기의 원료분말을 유기용매 속에 넣고, 상온상압에서 반응할 수 있어 특별한 장치가 필요치 않다.
초고속화하기 위해 발광기구는 종래의 불순물에 의한 중간적인 준위를 개재하지 않고, 원래 전자와 정공이 연결된 여기자에 의한 기구를 이용했다. 이로써 직접 저자와 정공이 효율적으로 재결합 발광하여 서브나노 초(秒)대로 초고속화했다. 종래의 불순물 첨가 반도체보다도 2자릿수 고속화할 수 있었다. 지금까지 해외세가 3가의 세슘이온을 불순물 첨가한 신틸레이터로 PET시장을 석권해 왔다. 신기술은 이것을 뛰어넘는 성능을 가지고 있어 일본산 세력의 회복의 계기가 될 것으로 주목된다. 이밖에 핵융합 반응 분야에도 고속성을 살린 응용이 가능하다고 한다.
용어
양전자방사탄층촬영장치(PET)=환자에게 투여한 미량의 방사성 약제의 분포를 추적하여 암 등의 환부의 단층 상(像)을 얻는다. X선으로는 판별되지 않는 암의 양성, 악성의 판별도 가능하다. 신틸레이터의 성능이 PET의 시간, 공간분해능을 높이기 때문에 재료개발이 활발하게 이루어지고 있다. (NK)
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