新的中子探测器可以适合您的口袋 - 对于捕捉走私核材料至关重要

这是用高锂材料制成的工作的原型，袖珍中子探测器。

国土安全可能很快有一个添加到其阿森纳的新工具。

西北大学研究人员和argonne国家实验室开发出一种新材料，为新类中子探测器开辟了门。

有能力感知走私核材料，高效的中子探测器对国家安全至关重要。目前，有两种探测器使用氦气或闪光。这些探测器非常大 - 有时是墙壁的尺寸。

西北和氩气的材料引入了第三类：半导体可以吸收中子并产生可以容易地测量的电信号。基于半导体的检测器也高效稳定。它可以用于小型便携式设备，用于使用晶体阵列的现场检查和非常大的探测器。

该研究将于2020年1月16日发表，刊登了杂志性质。

新材料（锂 - 铟 - 磷 - 硒）是锂的富含锂，使半导体中子探测器成为可能。

“长期以来，人们已经有了想象的半导体中子探测器，”西北梅尔古里·卡塔齐德说，他领导了研究。“这个想法在那里，但没有人有合适的材料。”

Kanatzidis是西北魏晋艺术与科学学院的查尔斯E.和Emma H.莫雄化学教授。他与argonne联合预约。

当重量的元素如铀和钚，腐烂时，它们的原子从其核中弹出中子。大多数中子探测器是所谓的闪烁体，通过传感喷射中子，然后发光来发光以提醒用户。这种新材料是半导体并且不发光，而是直接检测由中子引起的电信号。除了安全应用外，中子探测器还用于辐射安全，天文学，等离子物理学，材料科学和晶体学。

“拥有所有尺寸的中子探测器和尽可能多的种类很重要。” - Mercouri Kanatzidis.

虽然自20世纪50年代以来，经典类型的热中子探测器已经在使用中，但实际的半导体材料仍然难以捉摸。优异的吸收中子，锂迅速出现为中子检测装置最有希望的材料。但将锂集成到半导体中并使其使其稳定（当它达到水时锂崩溃）是另一个故事。

“你可以找到良好的半导体，但他们没有锂，”Kanatzidis说。“或者你可以找到不是良好半导体的稳定锂化合物。我们找到了两个世界上最好的。特定的锂-6同位素，其具有合理丰富和低成本，是一个强大的中子吸收器。“

在他们的研究中，Kanatzidis和他的团队发现了材料的正确组合，使工作装置也保持锂稳定。它们的新材料 - 锂 - 铟 - 磷 - 硒 - 在结构中层叠并富含锂-6同位素。

“晶体结构很特别，”Kanatzidis说。“锂在层内，因此水无法达到它。这是这种材料的一个很大的重要特征。“

所得到的半导体中子探测器可以从甚至是一个非常弱的源极检测热中子 - 并且可以在纳秒内完成。它还可以区分中子和其他类型的核信号，例如伽马射线。这可以防止误报。

一个最终增加的奖金：该材料含有非常大量的锂。因此，较小的材料部分可以吸收与巨型装置相同的中子。这导致设备足够小以适合您的手。

“拥有所有尺寸的中子探测器和尽可能多的新半导体，”这是一个重要的是，如我们的新半导体，“Kanatzidis说。“你想要那样大的墙，你可以通过它通过卡车。但是你还想要小的那些可以便携用于在现场检查。“

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参考：“由2D半导体6Liinp2se 6的直接热中子检测6”通过丹尼尔G.奇卡，yihui He，Kyle M. McCall，Duck Young Chung，Rahmi O. Pak，Giancarlo Trimarchi，Zhifullo，Patrick M. de Lurgio，Bruce W. Wessels和Mercouri G.Kanatzidis，1月15日2020年，Nature.Doi：
10.1038 / s41586-019-1886-8

该研究，“由2D半导体6Liinp2se6的直接热中子检测，”国家科学基金会（奖励号码DMR-1708254）和美国能源部（奖励号码DE-AC02-06CH11357）支持。研究生Daniel Chica and Research Assistant教授yihui曾是Kanatzidis'实验室的成员，是本文的第一作者。Argonne Scientics Duck Young Chung是一项努力的领先合作者。