ساخت نانوحسگر گامای جدید با استفاده از نقاط کوانتومی کادمیم تلوراید آلائیده با گادولینیوم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، تهران، ایران

2 دانشکده ی فیزیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 دانشکده فیزیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران

چکیده

 در سال­ های اخیر، استفاده از حسگرهای نانو برای توسعه و پیشرفت پژوهش­ها در فناوری هسته­ای از جایگاه ویژه­ای برخوردار بوده است. این دستگاه­ها به دلیل دقت بالا در جذب، شناسایی و اندازه گیری پرتو گاما بسیار مورد توجه قرار گرفته­اند. در این پژوهش، توسعه نانوحسگرهای گامای کامپوزیتی نقاط کوانتومی کادمیوم تلورید با استفاده از یون­های پارامغناطیسی گادولینیم مد نظر قرار گرفت. نانوکامپوزیت با ماتریس پلی وینیل استات حاوی نقاط کوانتومی کادمیم تلورید آلائیده شده با گادولینیم ساخته و شناسایی شد. سپس، نانو حسگر با استفاده از الکترودهای مسی آبکاری شده با طلا ساخته شد. ویژگی های نانوحسگر در برابر پرتو گاما بررسی شد و با سایر نانوحسگرهای فاقد یون گادولینیم مقایسه شد. نتایج نشان داد نانوحسگرهای دارای یون گادولینیم در ساختار نقاط کوانتومی دارای عملکرد بهتر و دقیقتر در برابر پرتو گاما هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Construction of a new gamma nanosensor using gadolinium-doped CdTe quantum dots

نویسندگان [English]

  • Shahzad Feizi 1
  • Hakimeh Zare 2
  • Shima Gharghani 3
  • Yousef Fazaeli 1
1 1Radiation Application Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute (NSTRI), Karaj, Iran
2 Department of Physics, Faculty of Sciences, Yazd University, Yazd
3 Physics Department, Faculty of Science, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده [English]

In recent years, the use of nanosensors for the development of research in nuclear technology has had a special place. Due to the high accuracy in absorbing, detecting and measuring gamma rays, these devices are noticed well. In this study, the development of composite gamma nanosensors of cadmium telluride quantum dots using gadolinium ion paramagnetic ions was considered. The nanocomposite was synthesized using a polyvinyl acetate matrix containing characterized cadmium telluride quantum dots doped with gadolinium. The nano-sensor was then fabricated using gold-plated copper electrodes. The characteristics of nanosensors against gamma ray were investigated and compared with other nanosensors without gadolinium ion. The results showed that nanosensors with gadolinium ion in the structure of quantum dots have better and more accurate performance as gamma ray probes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano-sensor
  • gamma-ray
  • CdTe quantum dots
  • gadolinium
 [1] M. Clift, V. Stone, “Quantum dots: an insight and perspective of their biological interaction and how this relates to their relevance for clinical use,” Theranostics, 2, 668-80, 2012.
[2] V. Venkatachalama, S. Ganapathya, Th. Subramanib, I. Perumalc, “Aqueous CdTe colloidal quantum dots for bio-imaging of Artemia sp,” Inorganic chemistry communications, 128, 108510-57, 2021.
[3] S. Abbaspour, B. Mahmoudian, J. Pirayesh Islamian, “Cadmium telluride semiconductor detector for improved spatial and energy resolution radioisotopic imaging,” World journal of nuclear medicine, 16, 101-107, 2017.
[4] G. Turkington, K. A. A. Gamage, J. Graham, “The simulated characterization and suitability of semiconductor detectors for strontium 90 assay in groundwater,” Sensors, 21, 984–996, 2021.
[5] K. A. L. Koch-Mehrin, S. L.. Bugby, J. E. Lees, M.C. Veale, “Charge sharing and charge loss in high-flux capable pixelated CdZnTe detectors,” Sensors, 21, 3260–85, 2021.
[6] O. Khani, H. Reza, M. Hasan, A. Azam, M. Jannesari, and M. Shamsipur, “Synthesis and characterizations of ultra-small ZnS and
Zn1−xFexS quantum dots in aqueous media and spectroscopic study of their interactions with bovine serum albumin,” Spectrochimica. Acta Part A Molecular and biomolecular spectroscopy, 79, 361–369, 2011.
[7] B. M. Hutchins, T. T. Morgan, M. G. Ucak-astarlioglu, and M. E. Williams, “Optical properties of fluorescent mixtures: comparing quantum dots to organic dyes,” Journal of chemical education, 84, 1301–1303, 2007.
[8] H. Alehdaghia, E. Assara, B. Azadegana, J. Baedia, A.A. Mowlavi, “investigation of optical and structural properties of aqueous CdS quantum dots under gamma irradiation” Radiation Physics and Chemistry, 166, 108476-82, 2020.
[9] E. Assar, H. Alehdaghi, B. Azadegan, A. A. Mowlavi, J. Baedi, B. Maleki, “Investigation on the effect of gamma-ray irradiation on the luminescence properties of quantum dots in order to dosimetry plications”, NANOSCALE,  6, 28-35, 2019.
 [10] M. A. Hosseini, Sh Feizi, A. Mehdizadeh, P.Ashtari, M. Mojtahedzadeh, M. A. Mosleh-Shirazi , A. Alipour, “Dosimetric investigation of a new quantum dots/nanocomposite (CdTe QDs/PVK) sensor for real-time gamma radiation detection,” Applied physics A, 125, 868-876, 2019.
[11] M. H. Mehrabian, Sh. Feizi and Sh. Moradi Dehaghi “Cadmium telluride quantum dots/graphene oxide/poly vinyl acetate (CdTe QDs/GO/PVAc) nanocomposite: a novel sensor for real time gamma radiation detection,” Radiochimica Acta, 108, 483–490, 2020.
[12]. Sh, Feizi, M. A. Mehrabian, Sh. Moradi, “Investigation of the effect of adding gold nanoparticles on the performance of polyvinyl acetate/ cadmium telluride gamma nanosensor: Introduction of a new gamma nanosensor,” Nanoscale, 8, 83-87, 2021.
[13]. Sh. Feizi, A. Alipour, P. Ashtari, M. Samii Matin “γ-Ray dosimeters based on magnetic nanoparticles in graphene oxide nanocomposites: novel resistive dosimeters,” Applied physics A, 127, 415-421, 2021.
[14]. G. H. Debnath, P. Mukherjee, and D. H. Waldeck. "Optimizing the key variables to generate host sensitized lanthanide doped semiconductor nanoparticle luminophores." The Journal of Physical Chemistry C 124, 26495-26517, 2020.