匡代彬教授团队：大面积有机–无机金属卤化物发光玻璃用于辐射探测与成像

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闪烁体是一类在高能辐射激发时产生发光现象的材料。大面积闪烁屏在高能物理、医学成像、工业检测等领域中至关重要。金属卤化物材料具有高X射线吸收能力和优异的光学特性，被认为是一种颇有前景的闪烁体材料，近年来广受关注。与传统无机闪烁体相比，金属卤化物闪烁体光致发光量子产率（PLQY）高、带隙可调、成本低廉。目前发光金属卤化物的研究集中在晶态材料上，然而，大面积金属卤化物单晶的制备一直是相关领域的难题。将金属卤化物从晶态转变为玻璃态可以结合金属卤化物优异发光性能和玻璃便于大规模制备的优点，从而极大地推动金属卤化物的实用化进程。但大部分金属卤化物会在熔融前分解，使得目前关于金属卤化物玻璃的研究较少。

图1. (HTPP)2MnBr4 的晶体-熔体-玻璃转变

        近日，匡代彬教授团队以一种具有大空间位阻的有机化合物（己基三苯基溴化膦，HTPPBr）为模板开发了一种新型的锰基金属卤化物发光材料(HTPP)2MnBr4。该材料熔点仅有169.7 ℃，在此温度下的失重仅有0.6%，能够形成稳定的熔体而不分解，通过简单的熔融淬火法可以快速制备大面积的透明发光玻璃。在360 nm紫外光激发下，玻璃具有明亮的绿光发射，PLQY高达28.5 %。金属卤化物玻璃可用作辐射探测和X射线成像的大面积闪烁屏。玻璃态(HTPP)2MnBr4的检测限低至185 nGyair·s-1，远低于X射线医学诊断的要求（5.5 μGyair·s-1）。得益于高度透明的特性，(HTPP)2MnBr4玻璃有着高达10 lp/mm的空间分辨率，可清晰地分辨出胶囊内部的铁质弹簧以及芯片的微观特征（图2）。更重要的是，仅仅需要几个小时以及简单的设备即可制备得到大面积的透明玻璃（10*10 cm2），具有实用化的潜力。这项工作丰富了对玻璃态有机-无机金属卤化物的理解，为新型光学材料的发展提供了新的思路。

图2.玻璃态 (HTPP)2MnBr4的闪烁性能以及X射线成像性能。

         相关研究成果发表在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition，并被评为VIP文章，中山大学化学学院匡代彬教授为论文的通讯作者， 2020级博士研究生罗健彬为论文的第一作者。研究工作得到了国家自然科学基金，广东省基础与应用基础研究基金和中央高校科研业务费等项目的支持。
        论文信息：Jian-Bin Luo, Jun-Hua Wei, Zhi-Zhong Zhang, Zi-Lin He, and Dai-Bin Kuang*, A Melt‐Quenched Luminescent Glass of an Organic–Inorganic Manganese Halide as a Large‐Area Scintillator for Radiation Detection. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62(7): e202216504.
         文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202216504
            文章来源：中山大学
        匡代彬，中山大学化学学院教授，博士生导师，广东省珠江学者特聘教授。1998年在湖南科技大学获学士学位，2003年在中山大学获博士学位。2003年9月-2008年1月分别在德国胶体与界面马普研究所和瑞士洛桑理工学院开展博士后研究。2008年获聘为中山大学教授。研究兴趣主要集中在无机光电材料的设计、合成及其太阳电池、光催化应用。已在Nat. Commun、JACS、Angew. Chem. Int. Ed、Adv. Mater、 Energy Environ. Sci等国际著名期刊上发表SCI收录论文150余篇，被他人引用9000多次，个人H因子为51。2011 年入选教育部新世纪优秀人支持计划，2016年入选广东省“珠江学者”特聘教授和广东省特支计划百千万工程领军人才，2014-2017连续4年均入选Elsevier中国高被引学者名单。