Resistive and Capacitive γ-Ray Dosimeters Based On Triggered Depolymerization in Carbon Nanotube Composites.
Resistive and Capacitive γ-Ray Dosimeters Based On Triggered Depolymerization in Carbon Nanotube Composites.
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基于碳纳米管复合材料中触发解聚的电阻式和电容式γ射线剂量计。
DOI：
10.1021/acssensors.8b00108
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
8.9
通讯作者：
Swager,TimothyM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zeininger,Lukas;He,Maggie;Hobson,StephenT;Swager,TimothyM
我们报道了一种γ射线剂量计，它使用了亚稳态聚烯烃砜（POS）包裹的碳纳米管，当暴露在电离辐射下时，这种碳纳米管很容易脱附。设计了用于包裹单壁碳纳米管（SWCNTs）的新型POS，并对其进行了合成和表征。所得到的POS-SWCNT复合材料用作新型γ射线剂量计中的有源换能器。在我们的器件中，聚合物降解通过降低个体化管之间的电子隧穿势垒和通过产生增强的共面π-π电子接触而导致POS-SWCNT活性层的电子电势的立即变化。通过将SWCNT-POS复合材料集成到小型电阻器件平台中，我们建立了一个罕见的使用有机基材料进行放射性电离辐射实时检测和剂量测定的例子。我们表明，我们的平台的灵敏度密切依赖于聚合物基质的内在稳定性，对γ射线的不透明度和分散效率（即，单个SWCNT电荷载流子的个体化和隔离）。经40 krad剂量辐照后，电阻下降65%，表明这种新型γ射线传感器具有很高的灵敏度。此外，使用商业电容装置平台评估检测机制。这些小而便宜的传感器平台的易于制造和低功耗与吸引人的灵敏度参数相结合，建立了聚（烯烃砜）-SWCNT复合材料作为γ射线传感器应用中的新的转导材料的潜力。
We report γ-ray dosimeters using carbon nanotubes wrapped with metastable poly(olefin sulfone)s (POSs) that readily depolymerize when exposed to ionizing radiation. New POSs, designed for wrapping single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), are synthesized and characterized. The resulting POS-SWCNT composites serve as the active transducer in a novel class of γ-ray dosimeters. In our devices, polymer degradation results in immediate changes in the electronic potential of the POS-SWCNT active layers by decreasing the electron tunneling barriers between individualized tubes and by creating enhanced cofacial π–π electron contacts. By incorporating the SWCNT-POS composites into small resistive device platforms, we establish a rare example of real-time detection and dosimetry of radioactive ionizing radiation using organic-based materials. We show that the sensitivity of our platform closely depends on the intrinsic stability of the polymer matrix, the opacity toward γ-rays, and the dispersion efficiency (i.e., the individualization and isolation of the individual SWCNT charge carriers). Resistance decreases up to 65% after irradiation with a 40 krad dose demonstrates the high sensitivity of this novel class of γ-ray sensors. In addition, the detection mechanism was evaluated using a commercial capacitive device platform. The ease of fabrication and low power consumption of these small and inexpensive sensor platforms combined with appealing sensitivity parameters establishes the potential of the poly(olefin sulfone)-SWCNT composites to serve as a new transduction material in γ-ray sensor applications.
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影响因子：
6.6
作者：
Cai K;Yen J;Yin Q;Liu Y;Song Z;Lezmi S;Zhang Y;Yang X;Helferich WG;Cheng J
通讯作者：
Cheng J
DOI：
10.1002/anie.201707491
发表时间：
2017-11-06
期刊：
Angewandte Chemie (International ed. in English)
影响因子：
--
作者：
Savagatrup S;Schroeder V;He X;Lin S;He M;Yassine O;Salama KN;Zhang XX;Swager TM
通讯作者：
Swager TM
聚(1-丁烯-1 砜)和聚(1-己烯-1 砜)的γ辐射解
DOI：
--
发表时间：
1972
期刊：
影响因子：
--
作者：
J. Brown;J. H. O′donnell
通讯作者：
J. H. O′donnell
基于纳米结构材料的传感器
DOI：
--
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
--
作者：
F. Arregui
通讯作者：
F. Arregui