Prueban cristal de óxido de aluminio como sensor de radiación UV

Dopado con carbono y magnesio, este material exhibe termoluminiscencia cuando se lo irradia con ultravioleta

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP –  La exposición a la radiación ultravioleta (UV) constituye factor de riesgo de padecer cáncer de piel y otras dolencias. Y el problema se agrava cuando a la fuente natural de UV, la luz solar, se le suman fuentes artificiales tales como lámparas para tratamientos médicos y otros artefactos. La detección y la medición de la radiación UV en distintos ambientes fueron los objetivos que motivaron una investigación realizada en el Instituto Federal de Educación, Ciencia y Tecnología de São Paulo (IFSP), en Brasil, en colaboración con el Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IF-USP).

En dicho estudio, se investigó la sensibilidad a la radiación ultravioleta del óxido de aluminio dopado con carbono y magnesio (Al₂O₃: C, Mg), lo que resultó en la redacción del artículo intitulado “Thermoluminescence of UV-irradiated α- Al₂O₃:C,Mg”, publicado en el Journal of Luminescence.

“Al óxido de aluminio dopado únicamente con carbono [Al₂O₃: C] ya se lo conocía bien debido a su alta sensibilidad a diversos tipos de radiación: a los rayos X, beta y gamma. Se lo utiliza en la dosimetría de radiación ionizante personal y ambiental. Lo que nosotros descubrimos es que el material pasa a responder también a la radiación UV cuando se lo dopa con magnesio además de carbono”, dijo el profesor Neilo Marcos Trindade, primer autor del artículo.

La respuesta a la que el investigador se refiere es la termoluminiscencia, es decir, la emisión de luz después de que se calienta el material previamente expuesto a la radiación. “El dopaje con magnesio genera una gran cantidad de defectos en el cristal. Y eso permite una respuesta aún mayor del material para la radiación ionizante y no ionizante, como la radiación UV”, explica Trindade.

Estuvieron a cargo de la investigación el propio Trindade y dos estudiantes de la carrera de grado, Maicon Gois Magalhães y Matheus Cavalcanti dos Santos Nunes, con la colaboración de la profesora Elisabeth Mateus Yoshimura, del IF-USP, y del profesor Luiz Gustavo Jacobsohn, de la Clemson University, en Estados Unidos. Y la misma contó con el apoyo de la FAPESP mediante una Ayuda de Investigación Regular otorgada a Trindade, y sendas Becas de Iniciación a la Investigación Científica concedidas a Gois Magalhães y a Dos Santos Nunes.

Otros hallazgos

Aparte de este descubrimiento principal, que hace posible utilizar el cristal en la detección de radiación ultravioleta, el investigador y sus alumnos obtuvieron otras dos informaciones importantes. La primera indica que la respuesta del material a la radiación UV es análoga a su respuesta a la radiación beta. Esto significa que muchas mediciones de radiación beta realizadas hasta ahora pueden haberse visto afectadas por la interferencia de UV.

La segunda información, que permite que ese problema pueda solucionarse en dispositivos futuros, indicó que el patrón de variación de las dos respuestas no es el mismo. El material responde a la radiación beta de manera lineal, es decir, su luminiscencia crece incrementalmente con el aumento de la exposición a la radiación ionizante, en curva continua. En tanto, en el caso de la radiación UV, la variación de la luminiscencia no exhibe linealidad. “Hay un punto de saturación a partir del cual la luminiscencia deja de intensificarse con el aumento de exposición”, dice Trindade.

Puede accederse a la lectura del artículo intitulado Thermoluminescence of UV-irradiated α-Al₂O₃:C,Mg en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022231319321775.