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Une nouvelle méthode d’imagerie aux rayons X basée sur les capacités de coloration de l’hackmanite

by Nouvelles

Des chercheurs de l’Université de Turku ont découvert une nouvelle méthode d’imagerie aux rayons X basée sur les capacités de coloration du minéral naturel hackmanite. Le groupe international de chercheurs a également découvert comment et pourquoi l’hackmanite change de couleur lors de l’exposition aux rayons X.

L’hackmanite est un minéral naturel qui brille dans le noir. Il est également connu pour sa capacité à changer de couleur du blanc cassé au rose ou au violet lors d’une exposition aux UV. Dans l’étude récemment publiée, les capacités de coloration du minéral ont été étudiées sous exposition aux rayons X.

– Des études antérieures avaient publié les premiers résultats sur la façon dont l’hackmanite change de couleur lors de l’exposition aux rayons X, mais on ne savait pas pourquoi et comment cette coloration était apparue et si cette fonctionnalité pouvait être utile d’une manière ou d’une autre. Nous avons été les premiers à tenter l’imagerie par rayons X en utilisant une surface en hackmanite comme plaque d’image, et les résultats ont été très intéressants, déclare le Docent Mika Lastusaari de l’Université de Turku.

Le groupe de recherche sur les matériaux photoniques intelligents dirigé par Lastusaari mène des recherches pionnières sur les matériaux dotés de propriétés liées à la lumière et à la couleur au Département de chimie de l’Université de Turku. Le groupe crée les hackmanites de manière synthétique, ce qui leur permet de contrôler les propriétés du matériau et de l’adapter à différents usages en ajoutant ou en remplaçant des atomes dans la structure de base du matériau.

– Dans cette recherche, nous avons étudié le comportement de quatre types de hackmanites synthétiques lors de l’exposition aux rayons X dans l’installation de rayonnement synchrotron de Karlsruhe en Allemagne à l’aide d’un accélérateur de particules qui génère des rayons X avec une énergie accordable. Tous les échantillons ont été des surprises positives et nous avons pu recevoir des informations précieuses sur l’impact de l’ajout de différents atomes dans la structure de base sur les capacités de coloration, explique le doctorant Sami Vuori.

– Nous avons également remarqué que le mécanisme de changement de couleur se produit par les rayons X excitant les électrons de la couche interne, contrairement au rayonnement UV, qui fait que seuls les électrons les plus lâches des couches externes participent à la coloration, ajoute Vuori.

Mesurer les doses de rayonnement et l’imagerie à l’aide d’Hackmanite

Selon les chercheurs, la hackmanite peut être considérée comme un matériau miracle en raison de ses nombreuses possibilités d’utilisation. Désormais, le répertoire d’utilisation du minéral comprendra également l’imagerie aux rayons X, comme le prouve une image aux rayons X du corps d’une fourmi morte.

– L’utilisation de hackmanite pour l’imagerie a l’avantage de ne pas nécessiter d’outils d’analyse coûteux pour que l’image soit vue : vous pouvez voir l’image de vos propres yeux et l’enregistrer avec une caméra. À titre d’exemple, cette photo a été prise avec un appareil photo DLSR ordinaire après exposition aux rayons X. Cependant, sa meilleure caractéristique est que le film hackmanite sur la photo n’est pas un film à usage unique : l’image peut être effacée à l’aide de lumière ou de chaleur, et un nouvel objet peut être imagé avec le même film, explique le docteur Isabella Norrbo. , qui a rédigé sa thèse de doctorat sur les hackmanites.

– Les rédacteurs de notre article de recherche comprennent plusieurs experts du domaine optique ainsi que de la chimie computationnelle, et non seulement il est international, il relie également les perspectives de recherche fondamentale et d’innovation, soulignent Mika Lastusaari et Sami Vuori en conclusion.

La recherche a été menée en collaboration avec l’Université française de Lyon, l’Institut de technologie de Karlsruhe et l’Université brésilienne de São Paulo.

L’étude a été publiée sous forme d’article en libre accès dans la prestigieuse revue Matériaux optiques avancés.

La source:

Référence de la revue :

Vuori, S., et al. (2021) Détection de doses de rayons X avec des hackmanites à changement de couleur : mécanisme et application. Matériaux optiques avancés. doi.org/10.1002/adom.202100762.

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