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- 방사선에 노출되면 희끄무레한 광물 핵마나이트가 분홍빛이 도는 보라색으로 변색
- 알파, 베타 또는 감마 방사선에 더 많이 노출될수록 색상이 더 강렬해져
- 조사가 끝나면 원래의 색으로 돌아오지만 광물에는 과거 방사능 접촉 기억 남겨
- 기억 흔적은 핵마나이트가 다시 완전히 변색된 후에도 유지

방사능을 표시하는 미네랄 핵마나이트(Hackmanite)
핵마나이트의 색상 변화는 새로운 선량계를 가능하게 할 수 있다.

방사성 방사선에 노출되면 희끄무레한 광물 핵마나이트가 색이 변하여 분홍빛이 도는 보라색으로 변한다는 것이 실험으로 밝혀졌다. 알파, 베타 또는 감마 방사선에 더 많이 노출될수록 색상이 더 강렬해진다. 핵마나이트는 연구원들이 보고한 대로 선량계 재료로 적합할 수 있다. 광물은 결정 구조에 작은 결함을 남기기 때문에 과거 방사선 노출을 "기억"하기도 한다. 

▲ 광물 핵마나이트는 UV 또는 X선 빛에 노출된 후 보라색으로 빛난다. 그것은 또한 방사성 방사선에도 반응한다.© Mika Lastusaari/ University of Turku

규산염 광물 핵마나이트(Hackmanite)는 일반적으로 대낮에 희끄무레하게 보이며 언뜻 보기에는 눈에 띄지 않는다. 그러나 이 미네랄을 자외선이나 X선에 노출시키면 상황이 바뀐다. 그런 다음 hackmanite는 어둠 속에서 빛나기 시작한다. 강한 발광을 보여준다. 동시에 광물의 색상도 변한다. 강렬한 적자색으로 변한다. X선 조사에서 이 가역적 변색은 더욱 강렬해지며 방사선은 더욱 강해진다.

방사선에 노출되면 분홍색 보라색

그러나 Turku 대학의 Sami Vuori와 그의 동료들이 발견한 것처럼 그것이 전부는 아니다.
그들은 핵마나이트가 다른 유형의 방사성 방사선에 어떻게 반응하는지 연구했다. 이를 위해 그들은 알파, 베타 및 감마 방사선의 표준화된 방사체와 다른 거리에 광물 샘플을 배치했다. "그런 다음 샘플의 반사 스펙트럼을 분석하여 색상 깊이를 결정했다"고 Vuori는 설명한다.

미네랄은 색상 변화와 함께 방사성 방사선에도 반응하는 것으로 나타났다. "방사능으로 인한 색상 변화는 UV 및 X선 방사선으로 인한 색상 변화와 매우 유사하지만 조금 더 느리다"고 Vuori는 보고했다. 핵마나이트는 X선과 유사하게 방사선이 강할수록 더 강렬한 적자색으로 변했다. 그리고 이 방사성 색 변화도 되돌릴 수 있다. 방사선 노출이 끝나면 광물은 천천히 다시 탈색된다.

▲ 방사성 소스까지의 거리에 따른 다양한 핵마나이트 변종의 색상 변화. © University of Turku

새로운 필름 선량계에 적합

팀은 "핵마나이트가 알파, 베타 또는 감마 방사선에 노출되었을 때 방사성 변색으로 반응한다는 것을 처음으로 입증했다"고 말했다. 가역적이고 용량 의존적인 착색으로 인해 광물은 미래에 선량계에서 환경 친화적인 지표로 적합할 수 있다. Vuori와 그의 동료들이 설명하는 것처럼 이전의 선량계 재료는 대부분 독성이 있거나 재사용할 수 없는 방사성 변색 물질로 구성되어 있기 때문이다.

반면에 Hackmanite는 무독성이며 가역적인 착색 때문에 여러 번 사용할 수 있다(예: 의학의 필름 선량계). 연구원들이 발견한 바와 같이, 방사성 조사 후 광물의 분광 시그니처는 광물에서 UV 또는 X선 복사를 유발하는 스펙트럼과 다르다. 이것은 또한 색상 변화의 원인에 대한 혼동을 배제한다.

이전 노출을 위한 메모리

핵마나이트에는 또 다른 특징이 있다. 조사가 끝나면 원래의 색으로 돌아오지만 광물에는 과거의 방사능 접촉에 대한 일종의 기억이 있다. 고에너지 방사성 방사선은 결정 격자에 미세한 결함을 남긴다. 이는 분광학적 조사로 감지할 수 있다.

"이 기억 흔적은 핵마나이트가 다시 완전히 변색된 후에도 유지된다"고 Turku 대학의 수석 저자인 Mika Lastusaari가 설명했다. 따라서 Hackmanite는 이전 감마선 노출을 저장하는 고유한 능력을 가진 기억 물질이다.” 연구원에 따르면 이러한 과거 방사능 노출을 저장하는 능력은 현재까지 다른 어떤 물질에서도 입증되지 않았다.
(Materials Horizons, 2022, doi: 10.1039/D2MH00593J)
출처: University of Turku

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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