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A New Polar Lead-Free Hybrid Halide X-Ray Scintillator
Advanced Optical Materials ( IF 8.0 ) Pub Date : 2024-06-25 , DOI: 10.1002/adom.202400190 Yu‐Yin Wang 1 , Wei‐Ting Song 2 , Xin‐Ran Yao 1 , Xiang‐Yu Chen 1 , Ming‐Tao Cheng 1 , Guo‐Hao Jia 1 , He‐Zhi Liu 1 , Xiao‐Tong Liu 1 , Hui‐Hui Yang 1 , Chong‐Hai Qi 3 , Guo‐Ming Lin 4, 5
Advanced Optical Materials ( IF 8.0 ) Pub Date : 2024-06-25 , DOI: 10.1002/adom.202400190 Yu‐Yin Wang 1 , Wei‐Ting Song 2 , Xin‐Ran Yao 1 , Xiang‐Yu Chen 1 , Ming‐Tao Cheng 1 , Guo‐Hao Jia 1 , He‐Zhi Liu 1 , Xiao‐Tong Liu 1 , Hui‐Hui Yang 1 , Chong‐Hai Qi 3 , Guo‐Ming Lin 4, 5
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X-ray imaging serves a critical role across diverse sectors, including medical diagnostics, industrial surveillance, security, and space exploration. This study delves into the unique properties of a novel polar crystal, [FMPPA]ZnBr4 (FMPPA = protonated 3-fluoro-4-(4-methyl-1-piperazinyl)aniline), characterized by a 0D metal halide structure. This crystal features [ZnBr4]2− tetrahedra and A-site organic amine ion [FMPPA]2+ rings. With a high photoluminescence quantum yield (≈70%) and minimal self-absorption, [FMPPA]ZnBr4 demonstrates exceptional scintillation performance under X-ray excitation, producing 29300 ± 600 photons MeV−1 and achieving a low detection limit of 0.352 µGyair s−1, surpassing conventional 3D perovskite nanocrystals. Beyond superior performance, this scintillator meets the demand for efficient X-ray imaging light emitters. Moreover, it consistently achieves ≈12.5 lp mm−1 high-resolution X-ray imaging. Additionally, [FMPPA]ZnBr4 exhibits a nonlinear optical response, surpassing the benchmark KH2PO4 by 1.8 times. This investigation introduces a new structure framework, paving the way for the development of integrated optoelectronic materials with both nonlinear and linear optical properties.
中文翻译:
新型极性无铅混合卤化物 X 射线闪烁体
X 射线成像在医疗诊断、工业监控、安全和太空探索等多个领域发挥着关键作用。本研究深入探讨了一种新型极性晶体 [FMPPA]ZnBr 4 (FMPPA = 质子化 3-氟-4-(4-甲基-1-哌嗪基)苯胺)的独特性质,其特征在于 0D 金属卤化物结构。该晶体具有 [ZnBr 4 ] 2−四面体和 A 位有机胺离子 [FMPPA] 2+环。 [FMPPA]ZnBr 4具有高光致发光量子产率(约 70%)和最小的自吸收,在 X 射线激发下表现出出色的闪烁性能,产生 29300 ± 600 个光子 MeV -1并实现 0.352 µGy空气的低检测限s -1 ,超越了传统的3D钙钛矿纳米晶体。除了卓越的性能之外,该闪烁体还满足高效 X 射线成像光发射器的需求。此外,它始终能够实现约 12.5 lp mm -1高分辨率 X 射线成像。此外,[FMPPA]ZnBr 4表现出非线性光学响应,超过基准KH 2 PO 4 1.8倍。这项研究引入了一种新的结构框架,为开发具有非线性和线性光学特性的集成光电材料铺平了道路。
更新日期:2024-06-25
中文翻译:
新型极性无铅混合卤化物 X 射线闪烁体
X 射线成像在医疗诊断、工业监控、安全和太空探索等多个领域发挥着关键作用。本研究深入探讨了一种新型极性晶体 [FMPPA]ZnBr 4 (FMPPA = 质子化 3-氟-4-(4-甲基-1-哌嗪基)苯胺)的独特性质,其特征在于 0D 金属卤化物结构。该晶体具有 [ZnBr 4 ] 2−四面体和 A 位有机胺离子 [FMPPA] 2+环。 [FMPPA]ZnBr 4具有高光致发光量子产率(约 70%)和最小的自吸收,在 X 射线激发下表现出出色的闪烁性能,产生 29300 ± 600 个光子 MeV -1并实现 0.352 µGy空气的低检测限s -1 ,超越了传统的3D钙钛矿纳米晶体。除了卓越的性能之外,该闪烁体还满足高效 X 射线成像光发射器的需求。此外,它始终能够实现约 12.5 lp mm -1高分辨率 X 射线成像。此外,[FMPPA]ZnBr 4表现出非线性光学响应,超过基准KH 2 PO 4 1.8倍。这项研究引入了一种新的结构框架,为开发具有非线性和线性光学特性的集成光电材料铺平了道路。