突破性的新玻璃可以自我修复伽马辐射造成的损伤

科学家们合成了一种玻璃，这种玻璃在受到伽马辐射损伤后可以重新结合在一起。

研究人员观察到，在室温下，具有伽马射线诱导缺陷的硫族化物玻璃薄膜随着时间的推移逐渐恢复完整，在没有任何其他干预的情况下恢复到结构完整的状态。

这一发现由美国阿尔弗雷德大学的工程师Myungkoo Kang领导，揭示了一种在太空环境中非常有用的材料，在那里伽马辐射不断流动，或者在放射性设施中，耐用的传感器会产生巨大的影响。

中佛罗里达大学的物理学家凯瑟琳·理查森说：“人们越来越多地关注具有类似锗晶体的光学透明度的玻璃，这种玻璃可以根据其成分和特性进行设计，用于可能使用锗的应用。”

“这些玻璃在社区正在寻找历史上使用过的一些晶体解决方案的替代品的系统中得到了越来越多的应用。”

在最好的时候，玻璃是一种非常奇怪的材料，但在很多方面都非常有用。硫系玻璃 —— 那些含有硫、硒、碲或钋的玻璃 —— 与光相互作用，使它们在光学器件中非常有用，特别是在红外传感领域。

Kang和他的同事们正在制造一种用于卫星电路的玻璃，他们精确地混合了硫、锗和锑。

理查森说：“这些玻璃不含氧气，这就是它们对红外线的特殊之处。这些元素是由元素周期表最右边的元素组成的。当它们结合在一起时，它们会制成非常红外透明的材料，但原子非常大，化学键很弱。”

这些玻璃需要在操作条件下可能暴露的应力下进行测试，其中一种用于太空环境的应力是伽马辐射。

在地球表面，我们不会暴露在太空伽马射线中，因为我们的大气层是一个非常有效的屏障，但是某些元素同位素的放射性衰变会产生伽马射线。

为了将样品暴露在高能光下，研究人员将样品置于由钴-60（一种放射性钴的合成形式）提供动力的辐照器中。这种暴露会扭曲原子间的弱键，从而在玻璃上产生微小的缺陷。

然后，将玻璃置于室温条件下。30天后，玻璃恢复了。

理查森说：“因为它们是大原子和弱键，随着时间的推移，这些键可以放松并从这种扭曲的排列中重新组合，从而愈合。”

“所以，自我修复玻璃的概念是，当我们的实验暴露在高能辐射下时，这些键就会扭曲或断裂。随着时间的推移，室温足以修复这些键，这样结构就可以自我重组。”

这里的势能很有趣。例如，这种玻璃或其未来的一种形式，有一天可能会被用作耐用的、可逆的辐射传感器，用于极端环境。

该团队希望进一步开发这种玻璃，并以此为跳板，希望能创造出其他具有同样自愈能力的玻璃。

“展望未来，我的新研究小组旨在开发辐照诱导的新型陶瓷，以及原位微结构和光学计量方法，作为实现超快速轻质光学平台的途径，”Kang说。

“我在硫族化物陶瓷辐照效应这一统一主题下的研究，得出了如此有影响力的结论。”

这项研究发表在《材料研究学会公报》上。

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