西北工業(yè)大學創(chuàng)新團隊有機閃爍體研究取得重大突破
從西北工業(yè)大學獲悉:該校黃維院士與南京工業(yè)大學安眾福教授帶領(lǐng)的創(chuàng)新團隊,在有機閃爍體領(lǐng)域的研究取得重大突破——他們成功實現(xiàn)了純有機材料在X射線激發(fā)下的高效輻射發(fā)光,同時展現(xiàn)了該類材料在X射線探測、成像等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。相關(guān)成果于1月11日在線發(fā)表于國際頂尖學術(shù)刊物《自然光子學》上。
閃爍體是一類吸收高能粒子或射線后能夠發(fā)光的材料。X射線激發(fā)的閃爍體材料,在輻射探測、安全檢測、生物醫(yī)學和X射線天文學等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。但是,高效閃爍體材料多是以陶瓷閃爍體為代表的無機材料,其制備受限于高溫合成,而且難以在柔性基底上實現(xiàn)大面積制備。 與之不同,不含金屬的純有機材料則具有原材料儲量豐富、機械柔性高、加工性能優(yōu)、可大面積制備等突出優(yōu)勢。所以,有機閃爍體可作為閃爍體家族的全新材料,尤其是在柔性電子領(lǐng)域具有極大的潛在應(yīng)用價值。 據(jù)了解,傳統(tǒng)的純有機材料主要由碳、氫、氮等質(zhì)輕元素組成,對X射線的吸收較弱。另外,由于其相關(guān)特性,使有機發(fā)光材料在X射線激發(fā)下,只能產(chǎn)生熒光發(fā)射,限制了純有機閃爍體材料的發(fā)展。 因此,“ 如何實現(xiàn)高效的純有機閃爍體”成為該領(lǐng)域面臨的重大研究挑戰(zhàn)之一。針對這一世界性科學難題,黃維院士、安眾福教授所帶領(lǐng)的團隊與新加坡國立大學劉小鋼教授課題組合作,實現(xiàn)了高效的純有機閃爍體這一設(shè)計思想。 通過分子設(shè)計,團隊增強了純有機閃爍體的輻射發(fā)光性能,該閃爍體材料對X射線的檢測限為33 nGy/s,是醫(yī)學X射線成像使用劑量的1/167。高效、穩(wěn)定的輻射發(fā)光特性,使這類材料成功地應(yīng)用于X射線成像領(lǐng)域。這一創(chuàng)新性研究成果不僅為探索新型閃爍體材料提供了一個基本的設(shè)計原則和全新途徑,且為無損射線檢測、醫(yī)學成像等領(lǐng)域的柔性X射線探測器開發(fā)提供了全新策略。 這一突破性進展的相關(guān)實驗主要完成者,是論文的共同第一作者王曉博士與史慧芳教授。研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金和國家博士后創(chuàng)新人才支持計劃等項目的支持。 相關(guān)鏈接:https://www.nature.com/articles/s41566-020-00744-0 |