西工大新聞網(wǎng)7月11日電（甘楠）近日，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子前沿科學(xué)中心黃維院士、谷龍教授和南京工業(yè)大學(xué)安眾福教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在有機(jī)閃爍體領(lǐng)域取得了突破性研究進(jìn)展，成功實(shí)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(lǐng)域的應(yīng)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(jí)學(xué)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(yīng)的閃爍體材料在輻射檢測(cè)、x射線成像、放射治療和無損檢測(cè)等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。通常，閃爍體可分為無機(jī)閃爍體和有機(jī)閃爍體兩大類。其中，無機(jī)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(shí)現(xiàn)大面積制備。相比之下，有機(jī)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(diǎn)，在閃爍體材料中備受青睞。然而，目前已報(bào)道的有機(jī)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(dǎo)致材料激子利用率低。盡管有少數(shù)報(bào)道已經(jīng)實(shí)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(jìn)一步發(fā)展。因此，如何實(shí)現(xiàn)高效、柔性和可大面積制備的閃爍體是該領(lǐng)域面臨的重大研究挑戰(zhàn)之一。
針對(duì)這一科學(xué)難題，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子前沿科學(xué)中心黃維院士、谷龍教授和南京工業(yè)大學(xué)安眾福教授課題組合作，在聚合物中以共價(jià)鍵連接的方式引入含有鹵素重原子的發(fā)色團(tuán)，協(xié)同鹵素重原子較強(qiáng)的x射線吸收能力和聚合物剛性的環(huán)境，實(shí)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(jìn)了材料三線態(tài)激子的產(chǎn)生。同時(shí)，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(jī)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(dá)51.4%，通過改變發(fā)色團(tuán)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了從藍(lán)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(yīng)用于x射線成像領(lǐng)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(dǎo)性設(shè)計(jì)原則，而且為發(fā)展大面積和柔性x射線探測(cè)器提供了全新策略。
這一工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基金、陜西省科技廳與西北工業(yè)大學(xué)聯(lián)合研究基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金和西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的支持。
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（審稿：王學(xué)文）
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