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Mn2+-Activated Cs3Cu2I5 Nano-Scintillators for Ultra-High Resolution Flexible X-Ray Imaging
Laser & Photonics Reviews ( IF 9.8 ) Pub Date : 2023-03-03 , DOI: 10.1002/lpor.202200851 Zhaoyu Wang 1, 2 , Youchao Wei 1, 3 , Caiping Liu 1, 3 , Yongsheng Liu 1, 3 , Maochun Hong 1, 2, 3
Laser & Photonics Reviews ( IF 9.8 ) Pub Date : 2023-03-03 , DOI: 10.1002/lpor.202200851 Zhaoyu Wang 1, 2 , Youchao Wei 1, 3 , Caiping Liu 1, 3 , Yongsheng Liu 1, 3 , Maochun Hong 1, 2, 3
Affiliation
Zero-dimensional (0D) copper-based perovskite-derivative nano-scintillators (NSs), as a promising non-toxic alternative to lead-based halide perovskite, have shown great potential in flexible X-ray detection and imaging. However, their practical applications are still impeded by low X-ray imaging resolution associated with inadequate radioluminescence (RL) and poor environmental stability. Herein, for the first time a simple but valid Mn2+-activation strategy is proposed to highly enhance the RL and stability of 0D Cs3Cu2I5 NSs, where the Mn2+ ions are embedded into the highly localized [Cu2I5]3− units by utilizing a modified hot-injection method. As such, a newly emerged emission band of Mn2+ ion centered at ≈562 nm coupled with much improved intrinsic self-trapped excitons (STE) emission of the 0D Cs3Cu2I5 host peaking at ≈445 nm can be achieved in these resultant Mn2+-activated 0D Cs3Cu2I5 NSs, thereby delivering a light yield of 71 000 photons MeV−1 that is much superior to their lead-based perovskite counterparts and commercial scintillators. As a consequence, X-ray detectors made of these Mn2+-activated NSs implement an ultrahigh X-ray imaging resolution of 16.2 line pairs mm−1 and an ultra-low detection limit of 127.5 nGyair s−1, highlighting their potential as promising candidates for flexible X-ray detection and imaging.
中文翻译:
用于超高分辨率柔性 X 射线成像的 Mn2+ 激活的 Cs3Cu2I5 纳米闪烁体
零维 (0D) 铜基钙钛矿衍生物纳米闪烁体 (NSs) 作为铅基卤化物钙钛矿的一种有前途的无毒替代品,在灵活的 X 射线检测和成像方面显示出巨大潜力。然而,它们的实际应用仍然受到与辐射发光 (RL) 不足和环境稳定性差相关的低 X 射线成像分辨率的阻碍。在此,首次提出了一种简单但有效的 Mn 2+激活策略,以高度增强 0D Cs 3 Cu 2 I 5 NSs的 RL 和稳定性,其中 Mn 2+离子嵌入到高度局域化的 [Cu 2我5 ] 3−通过使用改进的热注入方法的单位。因此,新出现的以 ≈562 nm 为中心的 Mn 2+离子发射带与峰值为 ≈445 nm 的 0D Cs 3 Cu 2 I 5主体的本征自陷激子 (STE) 发射大大改善,可以实现这些生成的 Mn 2+激活的 0D Cs 3 Cu 2 I 5 NSs,从而提供 71 000 光子 MeV -1的光输出,这远优于它们的铅基钙钛矿对应物和商业闪烁体。因此,由这些 Mn 2+制成的 X 射线探测器-激活的 NSs 实现了 16.2 线对 mm -1的超高 X 射线成像分辨率和 127.5 nGy air s -1的超低检测极限,突出了它们作为灵活 X 射线检测和成像的有前途候选者的潜力。
更新日期:2023-03-03
中文翻译:
用于超高分辨率柔性 X 射线成像的 Mn2+ 激活的 Cs3Cu2I5 纳米闪烁体
零维 (0D) 铜基钙钛矿衍生物纳米闪烁体 (NSs) 作为铅基卤化物钙钛矿的一种有前途的无毒替代品,在灵活的 X 射线检测和成像方面显示出巨大潜力。然而,它们的实际应用仍然受到与辐射发光 (RL) 不足和环境稳定性差相关的低 X 射线成像分辨率的阻碍。在此,首次提出了一种简单但有效的 Mn 2+激活策略,以高度增强 0D Cs 3 Cu 2 I 5 NSs的 RL 和稳定性,其中 Mn 2+离子嵌入到高度局域化的 [Cu 2我5 ] 3−通过使用改进的热注入方法的单位。因此,新出现的以 ≈562 nm 为中心的 Mn 2+离子发射带与峰值为 ≈445 nm 的 0D Cs 3 Cu 2 I 5主体的本征自陷激子 (STE) 发射大大改善,可以实现这些生成的 Mn 2+激活的 0D Cs 3 Cu 2 I 5 NSs,从而提供 71 000 光子 MeV -1的光输出,这远优于它们的铅基钙钛矿对应物和商业闪烁体。因此,由这些 Mn 2+制成的 X 射线探测器-激活的 NSs 实现了 16.2 线对 mm -1的超高 X 射线成像分辨率和 127.5 nGy air s -1的超低检测极限,突出了它们作为灵活 X 射线检测和成像的有前途候选者的潜力。