闪烁体材料是一类能够有效吸收高能辐射（如X射线、伽马射线和其他高能粒子）后发光的材料，目前已在医疗诊断、生物成像、安防检查、工业无损检测等领域应用。有机闪烁体材料因生产成本低、制备成本低、材料易于修饰、可制备大面积柔性器件等突出优势，一直以来作为一种有前景的闪烁体材料而被研究。然而有机闪烁体材料通常为碳氢化合物，对X射线的吸收较弱，导致其辐射发光效率低，使其长期应用面临巨大挑战。

近日，西北工业大学的黄维院士和于涛教授团队以及福州大学的陈秋水教授团队合作，通过引入碘原子设计合成两个碘代苯咔唑分子作为主体材料（oIPhCz，pIPhCz），基于主客体掺杂策略，构建了一系列宽范围发光颜色可调的有机闪烁体材料。在X射线激发下，基于非扭曲结构的主体pIPhCz难以捕获X射线，而主体oIPhCz因其扭曲结构使碘原子有序的排列在一个平面上，有利于提高X射线吸收能力。因此，基于主体材料oIPhCz，选择发光性质不同的五种分子，实现了辐射发光波长介于520-682 nm的宽范围颜色可调的有机闪烁体，并成功将该类材料应用于X射线成像领域。除此之外，还对其相关的光物理研究、单晶分析和密度泛函理论（DFT）计算进行了研究，以阐明主客体能量转移机制，并提出新型有机闪烁体材料的设计策略。研究成果以“Wide-Range Color-Tunable Organic Scintillators for X-Ray Imaging Through Host-Guest Doping（通过主-客体掺杂策略实现用于X射线成像的宽范围颜色可调有机闪烁体）”为题发表在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上，并被选为V. I. P.（Very Important Paper）论文。西北工业大学博士生王海兰为本文第一作者，西北工业大学柔性电子研究院黄维院士、于涛教授和福州大学化学学院陈秋水教授为本文的共同通讯作者。

研究表明，主客体掺杂策略可以实现X射线吸收中心和辐射发光中心分离，主体材料吸收X射线通过能量转移实现客体发光，有效的避免的重原子猝灭发光的影响。依据单晶分析和理论计算，主体oIPhCz中重原子的排列以及分子间弱相互作用有效的提升了其X射线的吸收能力。因而基于oIPhCz的掺杂材料实现了高效、可调且稳定性优异的辐射发光。 基于此，这些材料还制备了有机闪烁体薄膜应用于X射线成像。这项工作为下一代有机闪烁体材料的设计、构建及应用提供了新的策略，并促进了其在柔性X射线成像等方面的应用。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202316190

（文字：于涛 审核：王学文）