近日，在西北工業大學（西安）柔性電子研究院黃維院士與新加坡國立大學劉小鋼教授（西北工業大學長江講座教授）以及福州大學楊黃浩教授帶領下的國際合作團隊在X射線閃爍體研究領域取得了突破性的重大進展。在長期研究的基礎上，他們發現了一類全無機鈣鈦礦納米晶閃爍體，較之於傳統閃爍體，基於該類納米晶製備而成的閃爍體對X射線具有非常高效的輻射發光響應。該工作不僅實現了基於該新型閃爍體的彩色輻射發光顯示，還證實了該納米材料在超靈敏X射線檢測和高分辨X射線成像技術領域的應用，這一原創性成果於8月27日在《自然》雜誌上在線發表。
黃維 院士
劉小鋼 教授
楊黃浩 教授
X射線成像技術在醫學診斷、國防工業、核技術和輻射安全檢測等眾多領域均有著重要的應用。閃爍體材料是X射線技術應用中的核心器件，它可將高能X光子轉化為低能量的可見光，以實現X射線檢測與成像。然而，目前絕大多數的閃爍體材料在高溫條件下煅燒合成，不僅價格昂貴，而且對X射線光子能量的轉化效率有限，同時其輻射發光波長也不易調控。為此，研究開發新型納米晶閃爍體有望克服X射線檢測與成像技術中的關鍵技術挑戰。
針對這一世界性的重大科學難題展開研究，該國際合作團隊在研究中發現，含有銫和鉛重原子成分的鈣鈦礦納米晶閃爍體具有較強的X射線吸收能力、高效的三重態發光特徵、可調控的電子能級結構以及較快的輻射發光速率。基於該類無機材料的本徵特性，利用較之傳統方法更為簡易廉價的納米合成技術，該合作團隊實現了對X射線光子的高效轉化和發光顏色的精細調控，為多彩輻射發光顯示技術和超靈敏X射線檢測與成像技術發展提供堅實的基礎。此外，該類鈣鈦礦納米晶閃爍體的發現為製備大面積柔性閃爍體膜提供了可能性，可極大地提高X射線檢測與成像靈敏度，降低X射線在醫學診斷和X光機安全檢查等方面的輻射使用劑量，使得基於X光的應用更加安全。
該研究成果對X射線閃爍體材料的發展與應用具有極為重要的科學意義，為實現閃爍體材料的性能調控提供了全新思路和途徑。這類鈣鈦礦納米晶閃爍體的出現，不僅能夠大大促進X射線檢測技術與成像原理在醫學成像、國防工業、安全檢查和高能物理研究等眾多傳統領域的進一步發展，同時也在基於納米發光材料的新興領域如光動力療法具有廣闊的應用前景。相關研究工作以“All-inorganic Perovskite Nanocrystal Scintillators”為題於8月27日於Nature雜誌在線發表（可點擊原文查閱），柔性電子研究院黃維院士為本論文的共同通訊作者。該研究工作得到了國家重大科學研究（973）計劃（2015CB932200 鈣鈦礦型太陽電池的基礎研究）和國家自然科學基金（21635002，21471109，21210001，21405143）的支持。
基於鈣鈦礦納米晶閃爍體的平板探測器用於X射線成像（Source from Nature 2018）
據悉，2014年以來，黃維院士領銜的創新團隊已相繼在《自然》（Nature）《自然•材料》 （Nature Materials）《自然•納米技術》 （Nature Nanotechnology）《自然•光子學》（Nature Photonics）和《自然•通訊》（Nature Communications）等國際頂尖學術期刊上發表一系列重要學術成果。此次發現的全無機鈣鈦礦納米晶閃爍體實現多彩輻射發光和超靈敏X射線檢測，是該團隊在Nature系列期刊上的又一佳作，標誌著該團隊在高端人才引育、科研成果體現、交叉學科建設和國際交流合作等方面取得突出成效，同時，進一步夯實了西北工業大學建設世界一流大學的堅實基礎。
來源｜ 柔性電子研究院
視覺｜趙振華
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