Los científicos quieren usar un mineral para detectar la exposición nuclear en el espacio

El equipo está trabajando actualmente en un dosímetro de radiación UV no electrónico basado en hackmanite que se probará a bordo de la Estación Espacial Internacional. Al observar la transformación de la hackmanita de blanco a rosa debido a los rayos UV, se puede calcular la exposición a la radiación en el espacio.

Los científicos, junto con laboratorios de socios suecos, la Autoridad de Seguridad Nuclear y Radiación de Finlandia y el laboratorio de radioquímica de la Universidad de Turku, observaron las reacciones de la hackmanita sintética a partículas beta (positrones), radiación gamma y partículas alfa. Descubrieron que la hackmanita exhibe cambios de color en respuesta a varios tipos de radiación , lo que indica que es una sustancia ‘radiocrómica’, una propiedad previamente desconocida.

La radiación nuclear crea un defecto estructural inexplorado en la hackmanita

Pero eso no fue todo. La clave para descubrir la nueva característica fue cuando los investigadores pudieron verificar, con resultados computacionales, que la radiación nuclear crea un nuevo tipo de defecto estructural en la hackmanita. Este defecto funciona como un tipo específico de dispositivo de memoria para el material.

Si bien la hackmanita no se destruye con la radiación, proporciona un nuevo tipo de función inteligente (es decir, memoria de exposición gamma), que no se ha encontrado en ninguna otra sustancia, según los investigadores.

A pesar de la memoria de exposición gamma y el defecto estructural, la hackmanita mantiene una de sus principales propiedades intelectuales: la capacidad de alterar su color continuamente.

El rastro de la memoria permanecerá incluso cuando el color se cambie de nuevo al original.

El profesor Mika Lastusaairi, líder del grupo de investigación, explica en un comunicado que «el rastro de la memoria permanecerá incluso cuando el color vuelva al original. Se vuelve visible cuando la muestra se vuelve a colorear con una lámpara UV».

«A simple vista, el color es similar al material expuesto a la radiación ultravioleta o los rayos X, pero la espectrometría revela un cambio pequeño pero distintivo en la forma de la señal», continúa Lastusaairi.

Usos actuales y futuros de la hackmanita en la industria de la radiación nuclear

Hackmanite puede hacer películas radiocrómicas, frecuentemente empleadas en varias aplicaciones de física médica para cuantificar las dosis de radiación. El mineral puede mapear la distribución de dosis gracias a su capacidad de cambiar de color cuando se expone a la radiación nuclear.

Según el estudio, los Hackmanites no son tóxicos y las películas hechas del material son reutilizables. La mayoría de las películas radiocrómicas modernas están hechas de verde de leucomalaquita o polidiacetilenos y son venenosas o no reutilizables. Por lo tanto, las hackmanitas muestran un gran potencial para reemplazar las películas radiocrómicas actualmente disponibles.

El descubrimiento de la calidad de la memoria de la hackmanita, una propiedad que esas otras sustancias no tienen, convierte al material en una alternativa barata, de producción rápida y respetuosa con el medio ambiente.

Resumen:

Las películas radiocrómicas se utilizan como dosímetros sensibles a la posición, por ejemplo, en física médica y procesamiento de radiación. Las películas actualmente disponibles, como las basadas en litio-10,12-pentacosdiinoato o leucomalaquita verde, son tóxicas o no reutilizables, o ambas cosas. Por tanto, existe una gran necesidad de una solución sostenible para la detección radiocrómica. En el presente trabajo, presentamos un candidato adecuado: hackmanita con la fórmula general Na8Al6Si6O24(Cl,S)2. Este material es conocido como un material inteligente natural capaz de cambiar de color cuando se expone a la radiación ultravioleta o rayos X. Aquí mostramos por primera vez que las hackmanitas también son radiocrómicas cuando se exponen a partículas alfa, partículas beta (positrones) o radiación gamma. Combinando datos experimentales y computacionales, aclaramos el mecanismo del radiocromismo inducido por gamma en hackmanitas. Mostramos que las hackmanitas se pueden usar para el mapeo de dosis gamma en aplicaciones de dosis altas, así como un material de memoria que tiene la capacidad única de recordar la exposición gamma anterior. Además de satisfacer los requisitos de sostenibilidad, las hackmanitas no son tóxicas y las películas hechas de hackmanitas son reutilizables, por lo que muestran un gran potencial para reemplazar las películas radiocrómicas disponibles en la actualidad.