西工大新聞網(wǎng)7月11日電（甘楠）近日，西北工業(yè)大學柔性電子前沿科學中心黃維院士、谷龍教授和南京工業(yè)大學安眾福教授所帶領的團隊在有機閃爍體領域取得了突破性研究進展，成功實現(xiàn)了高效、穩(wěn)定、柔性和可大面積制備的聚合物磷光輻射發(fā)光，展示了該類材料在x射線成像領域的應用前景。相關(guān)成果（“organic phosphorescent scintillation from copolymers by x-ray irradiation”）于7月9日在線發(fā)表于國際頂級學術(shù)期刊——nature communications（《自然·通訊》）上。
閃爍體，是一類吸收高能粒子或射線后將其轉(zhuǎn)化成低能可見光的發(fā)光材料。具有x射線響應的閃爍體材料在輻射檢測、x射線成像、放射治療和無損檢測等方面具有重要的應用價值。通常，閃爍體可分為無機閃爍體和有機閃爍體兩大類。其中，無機閃爍體需引入高原子序數(shù)的金屬元素，其制備條件苛刻，生產(chǎn)成本高，且難以實現(xiàn)大面積制備。相比之下，有機閃爍體具有原料成本低廉、易加工修飾、可大面積制造等優(yōu)點，在閃爍體材料中備受青睞。然而，目前已報道的有機閃爍體多為熒光材料，大多數(shù)三線態(tài)激子通過非輻射衰變耗散，導致材料激子利用率低。盡管有少數(shù)報道已經(jīng)實現(xiàn)了高性能的磷光閃爍體，但是主要為晶體塊狀材料，在器件集成和可加工性方面的內(nèi)在缺陷限制了其進一步發(fā)展。因此，如何實現(xiàn)高效、柔性和可大面積制備的閃爍體是該領域面臨的重大研究挑戰(zhàn)之一。
針對這一科學難題，西北工業(yè)大學柔性電子前沿科學中心黃維院士、谷龍教授和南京工業(yè)大學安眾福教授課題組合作，在聚合物中以共價鍵連接的方式引入含有鹵素重原子的發(fā)色團，協(xié)同鹵素重原子較強的x射線吸收能力和聚合物剛性的環(huán)境，實現(xiàn)了高效的無定型聚合物磷光閃爍體。研究顯示，引入溴原子不但改善了材料x射線的吸收能力，而且促進了材料三線態(tài)激子的產(chǎn)生。同時，聚合物的剛性環(huán)境有效地穩(wěn)定了三線態(tài)激子，提升了有機磷光閃爍體的輻射發(fā)光性能。該類閃爍體材料的最高磷光效率可達51.4%，通過改變發(fā)色團的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了從藍綠色到橘紅色的多彩調(diào)控。鑒于材料高效、穩(wěn)定、柔性和可大面積制備的特性，該聚合物閃爍體被成功應用于x射線成像領域。該創(chuàng)新性研究成果不僅為開拓新型閃爍體材料提供了指導性設計原則，而且為發(fā)展大面積和柔性x射線探測器提供了全新策略。
這一工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、陜西省自然科學基金、陜西省科技廳與西北工業(yè)大學聯(lián)合研究基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金和西北工業(yè)大學博士學位論文創(chuàng)新基金等項目的支持。
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（審稿：王學文）
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