邹国红课题组Adv. Mater.: 用于低剂量高分辨率X射线成像的2D钙钛矿闪烁体

近日，四川大学化学学院邹国红教授与材料学院赵德威教授合作，在国际学术期刊Advanced Materials在线发表了题为“2D perovskite Mn²⁺-doped Cs₂CdBr₂Cl₂ scintillator for low-dose high-resolution X-ray imaging”的研究论文。该论文以四川大学化学学院为第一通讯单位，四川大学化学学院博士生许海萍和材料学院博士生梁文晴为论文的共同第一作者。此研究得到了国家自然科学基金优秀青年基金、四川大学理科“青苗计划”基金、四川大学基本科研业务费、中央高校基本科研业务经费以及四川高校工程特色团队基金的资助支持。

图1. Cs₂CdBr₂Cl₂:5%Mn²⁺闪烁体的晶体结构和X射线成像示意图。

闪烁体是一种可以将高能电离辐射（如X射线）转化为可见光的光学材料。基于X射线激发的闪烁体在安全检查、工业检测、科学研究和医学诊断等领域显示出了良好的应用前景。尽管一些传统闪烁体（如CsI:Tl和LYSO:Ce）已经实现了商业化，但它们都是通过提拉法生长的大晶体，其制备过程复杂且生产成本高。因此，开发具有低成本、高效率和高成像分辨率的X射线闪烁体是当前的一个挑战。

邹国红教授团队通过将高效发光的Mn²⁺离子引入到具有深紫外吸收的2D Cs₂CdBr₂Cl₂钙钛矿中，实现了PLQY从11%到98.52%的大幅提升。得益于接近100%的PLQY和可忽略的自吸收，Cs₂CdBr₂Cl₂:5%Mn²⁺钙钛矿表现出了优异的X射线闪烁性能，光产额高达64950光子/MeV，检测限低至17.82 nGy_air s^-1。此外，团队将Cs₂CdBr₂Cl₂:Mn²⁺闪烁体与聚二甲基硅氧烷（PDMS）结合，制备的柔性闪烁屏Cs₂CdBr₂Cl₂:Mn²⁺@PDMS具有高的空间分辨率（12.3 lp mm^-1）。即使在低剂量率X射线照射下，Cs₂CdBr₂Cl₂:Mn²⁺@PDMS闪烁体屏仍表现出了良好的成像能力，为实现低剂量高分辨X射线成像的实际应用奠定了良好的基础。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202300136

2D perovskite Mn²⁺-doped Cs₂CdBr₂Cl₂ scintillator for low-dose high-resolution X-ray imaging

Haiping Xu^†, Wenqing Liang^†, Zhizhuan Zhang, Chi Cao, Wensheng Yang, Hongmei Zeng, Zhien Lin, Dewei Zhao^* and Guohong Zou^*

Adv. Mater., 2023, DOI: org/10.1002/adma.202300136