IFE 黄维院士团队最新《自然》发文:发现全无机钙钛矿纳米晶闪烁体

2018年08月28日 17:33  点击:[]

近日,西北工业大学的黄维院士与National University of Singapore (新加坡国立大学)Prof Liu XiaogangDr Chen Qiushui及福州大学杨黄浩教授等合作,在X射线闪烁体研究领域取得重大研究进展。他们发现了一类全无机钙钛矿纳米晶闪烁体,这类闪烁体对X射线具有非常高效的辐射发光响应,实现了彩色辐射发光显示,并证实了该新型闪烁体在超灵敏X射线检测和高分辨X射线成像技术中的应用,这一原创性成果发表在最新一期的《自然》杂志上。

X射线成像技术在医学诊断、国防工业、核技术和辐射安全检测等许多领域均有重要的应用。闪烁体材料是X射线技术应用中的核心器件,它可将高能量的X光子转化为低能量的可见光,以实现X射线检测与成像。然而,目前绝大多数的闪烁体材料在高温条件下煅烧合成,不仅价格昂贵,而且对X射线光子能量的转化效率有限,其辐射发光波长也不易调控。基于此,研究开发新型纳米晶闪烁体可望克服X射线检测与成像技术中的关键技术挑战。

针对这一世界性的重大科学难题,这一国际合作团队在研究中发现,含有铯、铅重原子成分的钙钛矿纳米晶闪烁体具有较强的X射线吸收能力、高效的三重态发光特征、可调控的电子能级结构、以及较快的辐射发光速率,实现了对X射线光子的高效转化和发光颜色的精细调控,为多彩辐射发光显示技术和超灵敏X射线检测与成像技术发展提供了可能性。

不同于闪烁体材料的传统制备方法,该纳米晶闪烁体可在低温溶液相中制备,过程简单,成本低,辐射发光效率高。同时,钙钛矿纳米晶闪烁体的发现为制备大面积柔性闪烁体膜提供了可能性,可极大地提高X射线检测与成像灵敏度,降低X射线在医学诊断、X光机安全检查等方面的辐射使用剂量,使得X光应用更加安全。

该研究成果对X射线闪烁体材料的发展与应用具有重要的科学意义,为实现闪烁体材料的性能调控提供了一条全新思路和途径。同时,基于这类钙钛矿纳米晶闪烁体的X射线检测技术与成像原理在医学成像、国防工业、安全检查和高能物理研究等方面具有广阔的应用前景。

相关研究工作以“All-inorganic Perovskite Nanocrystal Scintillators”为题发表在Nature上。黄维院士为本论文的共同通讯作者。

1. 基于钙钛矿纳米晶闪烁体的平板探测器用于X射线成像 (source from Nature 2018)

文献全文链接: www.nature.com/articles/s41586-018-0451-1

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