Аннотация:Растущий спрос на материалы для детектирования ионизирующих излучений во многих научных сферах привел к обширным исследованиям сцинтилляторов. Способность сцинтиллятора поглощать высокоэнергетические рентгеновские фотоны и преобразовывать их в низкоэнергетические фотоны видимого спектра играет основную роль в таких областях, как контроль радиационного облучения, досмотровое оборудование, рентгеновская астрономия и медицинская радиография. Несмотря на то, что в качестве сцинтилляторов возможно использование различных типов материалов, все еще существует много проблем и ограничений для применяемых органических и неорганических сцинтилляционных материалов, например, жесткие условия, необходимые для получения неорганических кристаллов и их гигроскопичность, анизотропная сцинтилляция органических кристаллов, низкие световыходы в пластмассах и т.д. В связи с этим поиск недорогих высокоэффективных сцинтилляционных материалов по-прежнему представляет большой научный и практический интерес.
Предпосылками для применения материала в качестве эффективного сцинтиллятора являются сочетание высокого квантового выхода фотолюминесценции, минимального поглощения собственной эмиссии, а также наличия в составе тяжёлых элементов, эффективно поглощающих рентгеновское излучение. Ряду заявленных требований отвечает пока малоизученный класс тройных галогонеманганатов. Таким образом, целью данной работы является поиск тройных галогеноманганатов с высокими квантовыми выходами, большим Стоксовым сдвигом и высокими световыходами рентгенолюминесценции для применения в качестве сцинтилляторов. В качестве объектов исследования были выбраны неорганические галогеноманганаты со стехиометрией AMnX3 и A3MnX5, где A = Cs+, гибридные галогеноманганты AnMnXn+2, где А = FA+ (формамидиний), Ac+ (ацетамидиний), Gua+ (гуанидиний); n = 1 3, а также иодоманганаты BenzA2MnI4 и TBA2MnI4, где TBA+ = тетрабутиламмоний, BenzA+ = бензиламмоний.
Все соединения были синтезированы в виде поликристаллических порошков. Также в виде монокристаллов были синтезированы впервые фазы FA3MnBr5 и Ac2MnBr4, их структуры расшифрованы методом рентгеноструктурного анализа. Для FAMnBr3 и AсMnCl3 было проведено уточнение структуры по порошку.
Анализ оптических свойств галогеноманганатов показал, что наивысшие значения квантового выхода (photoluminescence quantum yield, PLQY) для октаэдрических галогеноманганатов соответствуют трём гибридным соединениям со схожими по размеру катионами ацетамидиния и гуанидиния – AcMnCl3 (38%), AcMnBr3 (43%), Gua2MnBr4 (26%), характеризующимися также наивысшими Стоксовыми сдвигами и полуширинами полос эмиссии. Среди галогеноманганатов с тетраэдрическим окружением иона марганца наивысшие PLQY (33%) достигаются для неорганического Cs3MnBr5, а также гибридных TBA2MnI4 (32%) и Gua2MnI4 (29%), для которых наблюдаются значительно меньшие значения полуширины полосы эмиссии (46-50 нм) и Стоксова сдвига (~ 60 нм).
Для галогеноманганатов с высокими квантовыми выходами были зарегистрированы спектры рентгенолюминесценции и посчитаны световыходы относительно стандартного сцинтиллятора иттрий-алюминиевого граната, допированного церием (35000 фотонов/Мэв). Гибридные материалы Gua2MnBr4 и TBA2MnI4 показали сопоставимую со стандартом рентгенолюминесценцию со световыходами 34878 и 28793 фотонов/Мэв соответственно, что говорит о перспективных рентгенолюминесцентных свойствах полученных материалов.
