匡代彬教授團隊：大面積有機–無機金屬鹵化物發光玻璃用于輻射探測與成像

閃爍體是一類在高能輻射激發時産生發光現象的材料。大面積閃爍屏在高能物理、醫學成像、工業檢測等領域中至關重要。金屬鹵化物材料具有高X射線吸收能力和優異的光學特性，被認為是一種頗有前景的閃爍體材料，近年來廣受關注。與傳統無機閃爍體相比，金屬鹵化物閃爍體光緻發光量子産率（PLQY）高、帶隙可調、成本低廉。目前發光金屬鹵化物的研究集中在晶态材料上，然而，大面積金屬鹵化物單晶的制備一直是相關領域的難題。将金屬鹵化物從晶态轉變為玻璃态可以結合金屬鹵化物優異發光性能和玻璃便于大規模制備的優點，從而極大地推動金屬鹵化物的實用化進程。但大部分金屬鹵化物會在熔融前分解，使得目前關于金屬鹵化物玻璃的研究較少。

圖1. (HTPP)₂MnBr₄ 的晶體-熔體-玻璃轉變

近日，匡代彬教授團隊以一種具有大空間位阻的有機化合物（己基三苯基溴化膦，HTPPBr）為模闆開發了一種新型的錳基金屬鹵化物發光材料(HTPP)₂MnBr₄。該材料熔點僅有169.7 ℃，在此溫度下的失重僅有0.6%，能夠形成穩定的熔體而不分解，通過簡單的熔融淬火法可以快速制備大面積的透明發光玻璃。在360 nm紫外光激發下，玻璃具有明亮的綠光發射，PLQY高達28.5 %。金屬鹵化物玻璃可用作輻射探測和X射線成像的大面積閃爍屏。玻璃态(HTPP)₂MnBr₄的檢測限低至185 nGy_air·s^-1，遠低于X射線醫學診斷的要求（5.5 μGy_air·s^-1）。得益于高度透明的特性，(HTPP)₂MnBr₄玻璃有着高達10 lp/mm的空間分辨率，可清晰地分辨出膠囊内部的鐵質彈簧以及芯片的微觀特征（圖2）。更重要的是，僅僅需要幾個小時以及簡單的設備即可制備得到大面積的透明玻璃（10*10 cm²），具有實用化的潛力。這項工作豐富了對玻璃态有機-無機金屬鹵化物的理解，為新型光學材料的發展提供了新的思路。

圖2.玻璃态 (HTPP)₂MnBr₄的閃爍性能以及X射線成像性能。

相關研究成果發表在國際知名期刊Angewandte Chemie International Edition，并被評為VIP文章，太阳集团1088vip匡代彬教授為論文的通訊作者， 2020級博士研究生羅健彬為論文的第一作者。研究工作得到了國家自然科學基金，廣東省基礎與應用基礎研究基金和中央高校科研業務費等項目的支持。

論文信息：

Jian-Bin Luo, Jun-Hua Wei, Zhi-Zhong Zhang, Zi-Lin He, and Dai-Bin Kuang*, A Melt‐Quenched Luminescent Glass of an Organic–Inorganic Manganese Halide as a Large‐Area Scintillator for Radiation Detection. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62(7): e202216504.

文章鍊接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202216504