福建物构所锰基有机金属卤素杂化闪烁体研究取得重要进展
日期：
2024-11-12
浏览次数:
132
X射线探测技术在航空航天、公共安全监测、疾病诊断、异物检测等领域发挥着不可替代的作用。闪烁体作为X射线探测核心器件，是一类可以将高能辐射（如X/γ射线、α/β粒子、中子）转化为可见光或近可见光的材料，高效闪烁体需要具有高产光率、高能量分辨率、快速响应时间、灵敏的电离检测以及出色的机械和化学稳定性。面对这一需求，中国科学院福建物构所郭国聪/郑发鲲团队在系列锰基有机金属卤素杂化闪烁体研究方面取得了重要进展。锰基有机金属卤素杂化闪烁体具有优越的热稳定性、机械强度和可加工性，在核医学、辐射检测和工业检测等具有重要的应用前景。然而，关于温度对锰(II)基闪烁体的影响研究甚少，尤其是发光/闪烁机理方面。为此，研发团队开发了一种具有高发光效率并且可以大规模制备的锰基有机金属卤素杂化纳米闪烁体Mn-1 NCs ((mpp)2MnCl4)，该闪烁材料在77至150 K温度区间内，荧光强度随着温度的上升而下降，这是由于在该温度区间Mn2+离子的激发电子无法克服陷阱能级，遵循Dexter能量转移过程；而在150至350 K温度区间内，Mn-1 NCs的荧光强度随着温度的上升而上升，甚至超过77 K时的荧光强度，这是由于温度的升高有助于被捕获的电荷载流子逃离陷阱能级，经由能量倒转过程重新到达Mn2 +离子的发光中心，在一定程度上可弥补温度升高造成的发光损失。此外，Mn-1 NCs的闪烁强度优于商用闪烁体Bi4Ge3O12，其探测极限可达1.01 μGyair/s，低于医学成像中的标准诊断剂量率（5.5 μGyair/s）。同时，该金属卤素闪烁材料表现出较好的抗辐照稳定性、溶剂稳定性和空气稳定性。通过基于Mn-1 NCs的柔性闪烁薄膜，可以清晰地观察到美工刀和耳机的内部结构，其成像分辨率可达到11.3 lp/mm。此项工作进一步明晰了有机-无机杂化金属卤素闪烁材料发光机理，为高性能闪烁材料的设计提供了新的途径。相关工作以《High-Resolution X-Ray Imaging With 0D Organic–Metal Halide Scintillator Featuring Reversed Exciton Trapping》为题，发表在国际光学类顶刊Laser Photonics Reviews上（DOI: 10.1002/lpor.202401342），论文第一作者为硕士研究生钱瑞轩。此外，目前的闪烁薄膜通常通过物理掺杂方法将闪烁体负载到高分子材料中，这种方式易导致闪烁体颗粒堆积，从而相邻的闪烁体产生光学串扰，影响探测器的性能。为解决这一问题，采用具有圆偏振闪烁性能的闪烁体材料，通过调控辐射发光的传播方向，可有效解决这一问题。研究团队首先利用烯丙基膦配体合成了两种零维锰基有机金属卤素杂化闪烁体：(atpp)2MnCl4·0.5H2O（MnCl4−1）和(atpp)2MnBr4（MnBr4−2）。得益于四面体[MnX4]2–晶体场的影响，含较重溴原子的MnBr4−2相比MnCl4−1，在X射线探测中表现出了更优越的检测极限，仅为0.117 µGyair/s，而MnCl₄−1的检测极限为0.330 µGyair/s，二者均显著优于医学诊断标准（5.50 µGyair/s）。由于这些锰基有机金属卤素杂化闪烁体中含有不饱和的C=C双键，通过光聚合反应，将手性聚合单体(rel-(1R,2R,4R)-1,7,7-三甲基双环[2.2.1]庚烷-2-丙烯酸酯)、高分子预聚体与零维锰基有机金属卤化物闪烁体结合，进一步开发了新型手性金属-有机聚合物材料，取得了优异的发光不对称因子（glum）效果，分别为5.823 × 10–2和−2.877 × 10–2。基于闪烁体MnBr4−2的手性金属-有机聚合物闪烁薄膜在X射线成像中的分辨率高达14.84 lp/mm，相较于传统物理掺杂类材料，明显提高了成像空间分辨率，超过了乳腺癌医学成像的标准（10.0 lp/mm），这一手性闪烁体的突破性进展为高分辨率医学X射线成像应用提供了广阔的前景。相关研究成果已发表在国际材料科学类顶刊Advanced Functional Materials上（DOI: 10.1002/adfm.202410219）。以上工作得到国家自然科学基金、中央地方科技发展重点专项、中国科学院仪器研制项目、福建省自然科学基金和闽都创新实验室等项目支持。此前，该研究团队在辐射探测材料研究方面取得了其它重要进展（Angew. Chem. Int. Ed. 2024,63,e202318026；ACS Mater. Lett.2024,6,1086–1093;ACS Appl. Mater. Inter.2024,16,9002–9011;Adv. Opt. Mater.2024,202302376;Nano Lett. 2023,23,4351–4358;Inorg. Chem. Front.2023,10,5710–5718;Chem. Eng. J. 2023,466,143272;Small2023,2302492）。
Hot News
/
相关推荐
2025
-
11
-
07
点击次数:
13
来源：中国新闻网近日，北方招宝首批烧结钕铁硼永磁材料试生产圆满完成。该项工作的完成标志着公司实现了从技术研发到产业化转化的重大突破，为后续投产和市场拓展奠定基础。自项目启动以来，北方招宝建设团队围绕“高标准、高效率”目标，克服基建施工、设备安装等多重挑战，有序推进生产线布局、核心设备初步调试以及厂房内部公辅改造等工作，深度融合多项技术创新成果，坚持效能优化，为烧结钕铁硼永磁材料试生产提供保障。技术...
2025
-
11
-
06
点击次数:
30
来源：中国稀土网美国磁铁生产商Noveon Magnetics与韩国Kangwon Energy签署了一项协议，将在韩国建设一座产能达到2000吨的稀土永磁工厂。该工厂计划于2027年开始生产，为汽车制造商、可再生能源开发商、国防和电子制造商提供磁体材料。 去年10月，Noveon与澳大利亚稀土生产商莱纳斯签署了一项供应重稀土和轻稀土的协议。同时，根据一项多年协议，Noveon于7月开始向通用汽车...
2025
-
11
-
05
点击次数:
46
来源：中国稀土网7-9月，澳大利亚莱纳斯稀土产量增长，并首次发运重稀土。7-9月，莱纳斯稀土氧化物总产量同比增长32%，季度增长24%，达到3993吨。镨钕产量总计2003吨，较上一季度的2080吨略有下降，但同比增长16%。莱纳斯继续提高镝和铽的产量。今年5月，公司首次生产镝，成为中国以外第一家重稀土生产商。今年7月至9月，莱纳斯生产了9吨重稀土，并与首批客户签订了合同，产品也发货给了客户。公司...
2025
-
11
-
03
点击次数:
81
来源：中国稀土网近日，我国稀土产业“南北协同”再添重磅成果。由北方稀土与厦门钨业旗下金龙稀土强强联合组建的北方金龙，正式获批建设5000吨REO年稀土分离项目。这一项目不仅将进一步丰富北方稀土冶炼分离产品矩阵，更标志着我国稀土产业通过南北联手、优势互补，将持续夯实服务国家战略、顺应行业发展趋势的核心能力。据内蒙古自治区工业和信息化厅公告，该项目总投资达4.7亿元，建设内容涵盖稀土分离生产线车间主厂...