郑大史志锋&北工大肖家文等人Adv. Mater.：大面积、超柔性X射线闪烁屏

自2019年以来，新型冠状病毒病肆虐全球，利用X射线成像技术作为一种快速、准确的自动化检测方法，可以揭示异常的肺部疾病诊断指标。X射线探测器作为医学诊断中的一项关键技术，主要分为直接探测和间接探测两种。其中，基于光电流模式的间接探测X射线闪烁体能够将高能X射线辐射转化为可被光电探测器探测到的低能紫外/可见光子，由于其检测效率高、成本低、稳定性好，已成为市场上的主流产品。目前市场上主流的间接探测X射线闪烁体是具有高光产额、大转换效率和低光串扰的CsI:Tl刚性闪烁体屏。然而，刚性闪烁体屏对非平面物体的成像质量较差。与刚性闪烁体屏相比，柔性X射线闪烁体屏可以在非平面物体上实现高质量成像，因为它们可以成型为任何所需的形状以适应非平面物体。此外，柔性闪烁体屏兼容复杂结构应用条件下的非均匀X射线，可缓解X射线剂量在大面积物体上的空间分布不均匀导致的渐晕问题，从而确保准确高效的疾病筛选。尽管柔性闪烁体屏具有巨大的应用潜力，但灵敏的柔性X射线闪烁体屏幕的发展仍然有限。

图1. Cs₂ZrCl₆材料的光学特征及柔性闪烁体屏的成像展示

鉴于此，郑州大学物理学院的史志锋教授和北京工业大学肖家文副研究员采用空位有序双钙钛矿Cs₂ZrCl₆材料来制备具有超柔韧性且稳定的X射线大面积闪烁体屏。研究人员通过简便的溶液法在室温下大规模合成了尺寸均匀的Cs₂ZrCl₆纳米颗粒。热力学稳定的Cs₂ZrCl₆在紫外光下表现出热激活延迟荧光（TADF）发射，并且在室温下以单重态发射为主，实现了约70%的高荧光量子产率。在高能X射线辐照下，大量的三重态被填充，从而导致Cs₂ZrCl₆材料的发光谱以TADF的三重态发射为主，其大的斯托克斯位移和高效的发光收集有效地确保了光输出耦合效率。随后，通过旋涂法将Cs₂ZrCl₆粉末和PDMS混合物制备成柔软且厚度可调的柔性薄膜，其面积可达400 cm²。Cs₂ZrCl₆@PDMS柔性薄膜表现出出色的闪烁性能，光产额高达49400 photons MeV^-1，空间分辨率高达18 lp mm^-1，检测限低至65 nGy s^-1。此外，Cs₂ZrCl₆@PDMS柔性薄膜展现出优异的辐射稳定性、循环稳定性和水稳定性，并且经5000次弯曲和500次拉伸后仍能实现高质量成像。最后，作者展示了Cs₂ZrCl₆@PDMS柔性闪烁体屏对静态非平面和动态物体的高质量成像效果。上述结果表明，低成本、性能稳定、灵敏度高的Cs₂ZrCl₆@PDMS闪烁体屏在柔性X射线探测领域具有广阔的应用前景。

这一成果近期发表在国际权威期刊Advanced Materials 上。文章的第一作者是郑州大学的博士研究生张飞，通讯作者为郑州大学的史志锋教授和北京工业大学的肖家文副研究员。该工作得到国家自然科学基金、河南省杰出青年科学基金、集成光电子学国家重点实验室开放基金的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Thermally Activated Delayed Fluorescence Zirconium-Based Perovskites for Large-Area and Ultra-Flexible X-Ray Scintillator Screens

Fei Zhang, Yingchun Zhou, Zhipeng Chen, Meng Wang, Zhuangzhuang Ma, Xu Chen, Mochen Jia, Di Wu, Jiawen Xiao*, Xinjian Li, Yu Zhang, Zhifeng Shi* and Chongxin Shan

Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202204801

史志锋教授简介

史志锋，男，1987年生，郑州大学物理学院教授，博士生导师，国家高层次人才计划入选者。2015年毕业于吉林大学，获微电子学与固体电子学专业博士学位，同年入职到郑州大学工作。近年来一直从事新型半导体发光材料与器件的研究工作，以第一/通讯作者在Advanced Materials、Nano Letters、Advanced Science等期刊已发表SCI论文88篇，他引4500余次，含影响因子大于10.0的论文26篇，“ESI高被引论文”9篇，并有12篇SCI论文被选为期刊封面。合著英文专著（章节）4部，授权发明专利11项（第一发明人）。研究成果获河南省自然科学一等奖、徐叙瑢发光学优秀青年学术论文奖、河南省青年科技奖以及河南省青年五四奖章等荣誉。自工作以来，共主持国家自然科学基金项目4项、河南省杰出青年基金项目1项、其它省部、厅级项目6项。目前为中国青年科技工作者协会会员，兼任Energy Material Advances、《发光学报》、《光子学报》青年编委以及Crystals专刊客座编辑。

https://www.x-mol.com/university/faculty/49572 

肖家文副研究员简介

肖家文，北京工业大学材料与制造学部副研究员。2006年至2010年，本科毕业于北京师范大学。2015年7月获得北京大学无机化学博士学位。2019年6月加入北工大韩晓东教授团队，入选北京工业大学第四层次优秀人才计划。主持国家自然科学青年基金和北京市面上项目，参与基础科学中心项目、重点研发计划、北京市创新团队等项目。长期从事半导体纳米材料的溶液法合成及其光电性能、器件应用的研究，以第一作者或通讯作者在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、 Advanced Science、Nano Energy、 Nano Research、 JPCL等杂志上发表多篇论文。近年来聚焦于金属卤化物辐射探测材料的研究，致力于高效率、低剂量、高时空分辨率平板探测器的研发。