Dans le domaine médical et pour la caractérisation des matériaux, l’imagerie par rayons X occupe une place essentielle.
Lors de la création d’une image, un détecteur transforme les rayons X qui traversent un objet en signaux électriques.
Une sensibilité accrue des détecteurs permet de réduire les doses de rayonnement, ce qui est crucial pour les applications médicales où la protection des patients est primordiale.
Actuellement, les détecteurs de rayons X sont majoritairement fabriqués à partir de composés inorganiques d’éléments avec des numéros atomiques relativement élevés.
Cependant, des recherches récentes ont démontré l’efficacité des composés de pérovskite inorganiques en tant que détecteurs de rayons X, avec des résultats prometteurs.
Une équipe dirigée par le Professeur Olena Maslyanchuk à HZB a récemment mis en avant deux nouveaux matériaux hybrides organiques et inorganiques à base de bismuth, qui offrent des performances remarquables.
Inspirés par les pérovskites dans les dispositifs opto-électroniques, ces matériaux ont été développés grâce aux travaux du Dr Allan Starkholm, réalisé lors de son doctorat au Royal Institute of Technology de Stockholm.
Les propriétés des matériaux basés sur le bismuth, telles que leurs nombres atomiques élevés et leurs écarts de bande adaptés, les rendent idéaux pour la détection des rayons X.
En remplaçant les cations d’ammonium hygroscopiques traditionnellement utilisés par des cations de sulfonium, ces nouveaux matériaux promettent une stabilité à long terme.
En collaboration avec l’expert de BAM, Franziska Emmerling, l’équipe a mis en place un processus de fabrication respectueux de l’environnement, fondé sur le moulage à billes.
Ce processus produit des poudres polycristallines qui, une fois pressées, constituent des pastilles pouvant servir de détecteurs.
Les résultats des évaluations effectuées avec l’équipe du Dr Felix Lang à l’Université de Potsdam ont révélé que ces nouveaux matériaux surpassent les détecteurs commerciaux actuellement sur le marché.
En effet, ils possèdent des sensibilités pouvant atteindre jusqu’à deux ordres de grandeur supérieurs à celles de matériaux tels que le sélénium amorphe ou le CDZNTE.
De plus, ces détecteurs manifestent une résistance exceptionnelle même lors d’expositions à des flux de photons à haute intensité, ce qui prouve leur fiabilité sur le long terme.
Enfin, le potentiel de transfert de technologie semble prometteur.
Les avancées réalisées offrent des perspectives innovantes pour étendre l’utilisation de matériaux hybrides au-delà des applications photovoltaïques et dans le domaine des pérovskites.
Les détecteurs de rayons X plus sensibles pourraient transformer le paysage des imageries médicales en réduisant considérablement l’exposition aux radiations pour les patients, une avancée qui pourrait avoir un impact significatif sur la santé publique.
Starkholm souligne que des collaborations avec des entreprises innovantes à Adlershof pourraient accélérer l’optimisation et le développement de ces détecteurs révolutionnaires.
