Een nieuw glas uitvinden dat zichzelf tegen straling kan behandelen: ScienceAlert

Wetenschappers zijn erin geslaagd een soort glas te vervaardigen dat zichzelf weer in elkaar kan zetten nadat het door gammastraling is beschadigd.

De onderzoekers merkten op dat chalcogenideglasfilms met door gammastraling geïnduceerde defecten in de loop van de tijd bij kamertemperatuur geleidelijk weer heel werden en zonder verdere tussenkomst terugkeerden naar een staat van structurele integriteit.

De ontdekking, geleid door ingenieur Myungko Kang van de Alfred Universiteit in de VS, onthult een materiaal dat erg nuttig zou kunnen zijn op plaatsen zoals in de ruimte, waar voortdurend gammastraling stroomt, of in radioactieve faciliteiten waar stralingsbestendige sensoren een groot verschil kunnen maken. .

“Mensen kijken steeds vaker naar brillen met een optische transparantie die vergelijkbaar is met kristallen als germanium en waarvan de samenstelling en eigenschappen kunnen worden aangepast voor gebruik in toepassingen waar germanium kan worden gebruikt.” zegt natuurkundige Kathleen Richardson Van de Universiteit van Centraal-Florida.

“Deze bril wordt steeds vaker gebruikt in systemen waarbij de gemeenschap op zoek is naar alternatieven voor enkele van de kristaloplossingen die in het verleden eerder werden gebruikt.”

Glas is in de beste tijden een heel vreemd materiaal, maar het is in veel opzichten buitengewoon nuttig. Chalcogenide glazen – Minerale elementen – waaronder zwavel, selenium, tellurium of polonium – interageren met licht op een manier die ze bruikbaar maakt voor optische apparaten, vooral bij infrarooddetectie.

Kang en zijn collega’s maakten dergelijke glazen voor gebruik in elektrische satellietcircuits, waarbij ze nauwkeurig gemengde hoeveelheden zwavel, germanium en antimoon gebruikten.

“Deze bril voorkomt dat er zuurstof binnendringt, wat hem speciaal maakt voor infraroodstraling.” zegt Richardson“Deze elementen bestaan ​​uit de elementen uiterst rechts van het periodiek systeem. Wanneer deze elementen aan elkaar hechten, vormen ze materialen die zeer transparant zijn voor infrarood licht, maar met zeer grote atomen en zwakke bindingen.”

Deze glazen moeten worden getest onder de spanningen waaraan ze zouden worden blootgesteld onder bedrijfsomstandigheden; een van deze spanningen voor ruimteomgevingen is gammastraling.

We worden hier op aarde niet blootgesteld aan gammastraling uit de ruimte, omdat onze atmosfeer als een zeer effectief schild fungeert, maar het radioactieve verval van sommige elementaire isotopen kan gammastraling produceren.

Om hun monsters bloot te stellen aan hoogenergetisch licht, plaatsten de onderzoekers hun monsters in aangedreven radiatoren Kobalt-60Het is een synthetische vorm van radioactief kobalt. Deze blootstelling veroorzaakte microscopische defecten in het glas door de zwakke bindingen tussen atomen te vervormen.

Het glas werd vervolgens bij kamertemperatuur geplaatst en na 30 dagen was het glas hersteld.

“Omdat het grote atomen en zwakke bindingen zijn, kunnen deze bindingen na verloop van tijd ontspannen en zich opnieuw vormen vanuit deze vervormde opstelling, en zo genezen.” zegt Richardson.

“Het concept van zelfherstellend glas is dus dat wanneer onze experimenten worden blootgesteld aan hoogenergetische straling, deze verbindingen vervormen of breken. Na verloop van tijd is kamertemperatuur voldoende om deze verbindingen te genezen, zodat de structuren zichzelf kunnen herstellen.”

frameborder=”0″ allow=”accelerometer; autoplay; clipboard-write; gecodeerde media; gyroscoop; picture-in-picture; web-share” referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin” allowfullscreen>

Het potentieel hier is behoorlijk interessant. Glas, of een van zijn toekomstige vormen, kan op een dag bijvoorbeeld worden gebruikt als duurzame, omkeerbare stralingssensor in ruwe omgevingen.

Het team hoopt het glas verder te ontwikkelen en als uitgangspunt te gebruiken voor het maken van andere glassoorten met hetzelfde zelfherstellende vermogen.

“In de toekomst wil mijn nieuwe onderzoeksgroep nieuwe door straling geïnduceerde keramiek ontwikkelen, gecombineerd met in situ microscopische en optische meetmethoden als een pad naar het realiseren van ultrasnelle lichtgewicht optische platforms.” zegt Kang.

“Mijn onderzoek onder het verenigende thema van stralingseffecten in chalcogenide-keramiek heeft zeer invloedrijke resultaten opgeleverd.”

Het onderzoek is gepubliceerd in Bulletin van de Materials Research Society.