ИСТИНА

Распределения внутренних электрических полей и зарядов играют важную роль в формировании структуры и свойств любых видов конденсированных сред. В данном случае предметом исследования являются композиты из неорганических наночастиц и органических молекул, которые находят применение в детекторах ионизирующих излучений. Ранее было установлено, что в смесях из наноразмерных неорганических и органических люминофоров при выполнении ряда условий формируется такое сочетание сцинтилляционных характеристик как большая поглотительная способность ионизирующих излучений, сверхбыстрые времена высвечивания сцинтилляционных вспышек и высокая эффективность преобразования поглощенной энергии в световое излучение. На этой основе создаются уникальные сцинтилляционные детекторы с существенно улучшенными характеристиками для нескольких видов практических приложений: регистрации слабых потоков ионизирующих излучений в режиме счета фотонов, спектральной гамма – телескопии, просвечивающей гамма- и рентгеновской микроскопии, время–пролетного сканирования расположения скрытых объектов, радиационного мониторинга источников излучений и других. В научной литературе имеются публикации об использовании электретов для дозиметрии ионизирующих излучений, что основано на измерениях накопленных под действием радиации изменений их внутренней поляризации. В нашем же случае речь идет о моментальной регистрации актов поглощения радиационных квантов посредством возбуждаемых при этом импульсов электрического тока – подобно тому, как в сцинтилляторах возбуждаются вспышки света. Для измерений такого рода целесообразно использовать композитные электреты с неорганическими наполнителями из наночастиц диэлектриков, имеющих постоянные электрические моменты (сегнетоэлектриков или пироэлектриков). Наномасштабные размеры диэлектриков необходимы для того, чтобы радиус дебаевского экранирования связующего материала был намного больше размера поляризованных частиц – в этой ситуации как внутри них, так и снаружи будет действовать стационарное электрическое поле, которое и должно разделять неравновесные положительные и отрицательные заряды, возбуждаемые ионизирующим излучением. Кроме того, размеры наночастиц заведомо меньше размеров сегнетоэлектрических доменов, размеры которых колеблются в пределах 10-4 – 10-2 см– поэтому отдельные частицы будут иметь большие дипольные моменты. В начальной фазе экспериментов с электретными композитами в качестве связующего выбраны белковые молекулы коллагена. Главная причина такого выбора – тенденция этих молекул образовывать квазипараллеьные структуры из длинных волокон, что может быть весьма полезно при формировании системы параллельных дипольных моментов, а также обнаруженная ранее способность коллагена активно взаимодействовать с сегнотоэлектрическими наночастицами (на примере титаната бария). Кроме того, на примере композитов коллагена с наночастицами двуокиси кремния было показано существенное возрастание термостойкости коллагена. Указанные композиты сохраняли свою целостность и морфологию вплоть до 300° С, в то время как обычно применяемые для композитных электретов полимерные связки типа полиэтилена или полиметилметакрилата теряют устойчивость уже при 100°С. Целью представляемой работы является изучение электретных композитов на основе сегнетоэлектрических наночастиц титаната бария и коллагена как связующего, изучение их морфологии, структуры, электрических характеристик и влияние их друг на друга. Известно, что к настоящему времени белки и их соединения изучены не полностью. В частности, не до конца изучено расположение аминокислотных цепей в белке коллагена и взаимодействие этик цепей друг с другом. Все перечисленные факты составли актуальность проведения исследований и данной работы. В конечном итоге должны быть определены перспективы использования указанных композитов для создания радиационных детекторов нового типа на основе прямого преобразования ионизирующего излучения в электрические сигналы. Среди новых научных результатов, полученных при выполнении работы, в первую очередь можно указать следующие: получены электретные композиты из наночастиц титанатов свинца и бария с коллагеном, исследована их морфология при воздействии на них электрического поля, а такжеизучены процессы взаимодействия системы титанат бария – коллаген с водой.