李江研究员在高能物理用石榴石闪烁陶瓷方向取得进展

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闪烁体能够将高能射线或粒子转化为紫外或可见光波段发光，是人类探索微观物质起源和宏观宇宙演化的重要介质，充当着人类观察高能粒子的“眼睛”角色。闪烁体被广泛应用于科研、医疗、国土安全和工业等领域，各领域对闪烁材料的性能也提出了针对性要求（Jiang Li, et al. Chapt. 3. Scintillators. In: Processing of Ceramics: Breakthroughs in Optical Materials. Wiley, 2021）。铈离子掺杂镥铝石榴石（Ce:LuAG）闪烁陶瓷具有高密度、抗辐照能力强、高亮度、快衰减、制备成本相对较低等优点，有望成为新一代Shashlik采样量热计的探测材料。

　　近期，中国科学院上海硅酸盐研究所李江研究员带领透明与光功能陶瓷研究团队与捷克科学院物理研究所Martin Nikl博士和泰国国王科技大学Weerapong Chewpraditkul博士合作，对备受高能物理实验界关注的Ce:LuAG闪烁陶瓷进行组分设计和性能优化，获得进展。该团队基于“缺陷工程”的策略，在Ce:LuAG透明陶瓷中引入二价Ca2+，并系统研究了Ca2+掺杂浓度对陶瓷微观结构、光学质量和闪烁性能的影响。通过合适浓度的Ca2+共掺，有效诱导Ce4+快闪烁中心的形成，将Ce:LuAG陶瓷的闪烁快衰减分量（LY0.5μs/LY3μs）从79%提升至97%，是目前国际报道的最高值（Danyang Zhu, et al. J. Eur. Ceram. Soc., 2022, 42: 6075-6084）.
　　石榴石作为极具潜力的闪烁体基质材料，其独特优势在于晶格对不同阳离子取代的包容高度较大，在四面体、八面体、十二面体格位均可以实现多种离子取代，这使石榴石光功能材料从传统的二元石榴石逐渐发展为三元、四元甚至更多元，其性能也随着离子取代可以实现更丰富和灵活的调控，从而满足不同应用领域闪烁材料的性能需求。该团队对多组分石榴石闪烁陶瓷的发展历程、制备路径和优化思路进行了全面综述，并总结提出多组分石榴石闪烁陶瓷未来发展的前景方向（Danyang Zhu, et al. J. Adv. Ceram., 2022, doi: 10.1007/s40145-022-0660-9）。上述两篇论文的第一作者为上海硅酸盐所博士研究生朱丹阳，通讯作者为李江研究员。


　　相关链接：
　　https://doi.org/10.1002/9781119538806.ch3
　　https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.06.023
　　https://doi.org/10.1007/s40145-022-0660-9
        文章来源：上海硅酸盐所
       李江，男，1977年12月生，浙江绍兴人，工学博士，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师。现任中国科学院上海硅酸盐研究所透明陶瓷研究中心副主任，透明与光功能陶瓷研究团队负责人，中国硅酸盐学会溶胶-凝胶分会理事，长期致力于光学与光功能透明陶瓷的研究。2000年7月毕业于江苏大学材料科学与工程系获工学学士学位。同年8月，进入中国科学院上海硅酸盐研究所从事科研工作。2002年9月开始攻读中国科学院上海硅酸盐研究所硕博连读研究生，并于2007年7月获工学博士学位。2007年11月～2008年10月，在日本国立材料研究所（NIMS）从事为期1年的访问研究。目前主要从事光功能透明陶瓷（包括：激光陶瓷、闪烁陶瓷、磁光陶瓷、白光LED/激光显示用透明陶瓷、红外透明纳米复相陶瓷等）的设计、制备、结构与性能研究。以项目负责人承担配套项目、国家863项目、国家自然科学基金项目、中国科学院前沿科学重点项目、装发预研公用技术项目、上海市自然科学基金等10余项，以研究骨干参加与光功能透明陶瓷相关的国家自然科学重点项目、国家863项目、配套项目、院方向性项目、上海市科委重大基础研究项目、所科技创新重大项目等的研究。迄今在J. Am. Ceram. Soc.，J. Eur. Ceram. Soc.，Opt. Lett.，Opt. Express, Phys. Rev. Applied，IEEE J. Sel. Top. Quantum. Electron.，Laser Phys. Lett.，Opt. Mater. Express，Opt. Mater.，J. Alloys Compd.等国内外核心期刊上发表论文210余篇（其中SCI收录170余篇，第一作者及通讯作者120余篇）；合著科学出版社专著《高温结构陶瓷研究浅论》和《先进光功能透明陶瓷》2部；参与1部英文专著Modern Inorganic Synthetic Chemistry（Elsevier出版社）部分章节的撰写；参与《大辞海》（材料科学卷）部分词条的撰写；申请中国发明专利30余项（其中授权10余项）。目前为J. Am. Ceram. Soc.，Opt. Lett.，Opt. Express, Opt. Mater. Express, Appl. Phys. Lett., Dalton T, Opt. Mater., Opt. Eng., J. Alloys Compd., J. Phys. Chem. Solids, Mater. Chem. Phys., J. Mater. Res., Ceram. Int., J. Cryst. Growth, ACS Adv., J. Non-Cryst. Solids, Compos. Part B-Eng., Mater. Sci. Eng. A, Mater. Sci. Eng. B，Powder Technol.， Int. J. Appl. Ceram. Technol.，Opt. Laser Technol.，J. Rare Earth, Chin. Opt. Lett.，Chin. Phys. Lett., 无机材料学报，硅酸盐学报、光子学报、物理学报、化学物理学报和中国物理B等40余种专业期刊的通信审稿人。