科学家在全无机钙钛矿纳米晶闪烁体研究方面取得突破性进展

由中国科学院院士黄维等率领的国际合作团队近日在X射线闪烁体研究领域取得突破性进展，发现一类全无机钙钛矿纳米晶闪烁体。基于该类纳米晶制备而成的闪烁体对X射线具有非常高效的辐射发光响应，对X射线闪烁体材料的发展与应用具有重要的科学意义。这一研究成果27日在英国《自然》杂志在线发表。
X射线成像技术在医学诊断、国防工业、核技术和辐射安全检测等众多领域均有着重要的应用。闪烁体材料是X射线技术应用中的核心器件，它可将高能X光子转化为低能量的可见光，以实现X射线检测与成像。然而，目前绝大多数的闪烁体材料在高温条件下煅烧合成，不仅价格昂贵，而且对X射线光子能量的转化效率有限，同时其辐射发光波长也不易调控。
针对这一重大科学难题，在西北工业大学黄维院士、新加坡国立大学刘小钢教授和福州大学杨黄浩教授带领下的国际合作团队研究发现，含有铯和铅重原子成分的钙钛矿纳米晶闪烁体具有较强的X射线吸收能力、高效的三重态发光特征、可调控的电子能级结构以及较快的辐射发光速率。基于这类无机材料的本征特性，利用纳米合成技术，实现了对X射线光子的高效转化和发光颜色的精细调控，为多彩辐射发光显示技术和超灵敏X射线检测与成像技术发展提供坚实的基础。
此外，这类钙钛矿纳米晶闪烁体的发现为制备大面积柔性闪烁体膜提供了可能性，可极大地提高X射线检测与成像灵敏度，降低X射线在医学诊断和X光机安全检查等方面的辐射使用剂量，使基于X光的应用更加安全。
黄维院士介绍，这类钙钛矿纳米晶闪烁体的出现，不仅能够大大促进X射线检测技术与成像原理在医学成像、国防工业、安全检查和高能物理研究等众多传统领域的进一步发展，同时也在基于纳米发光材料的新兴领域如光动力疗法具有广阔的应用前景。