近日，我院陈大钦教授课题组在新型透明杂化金属卤化物玻璃闪烁体研究方面取得重要进展。团队发展了一类高透明、可低温加工、可自修复的零维杂化金属卤化物玻璃材料，并实现12.9英寸大面积屏幕及手机端静态、动态X射线成像。相关研究成果以“Ultra-Transparent Self-Healing Large-Area Hybrid Metal Halide Glass Scintillators for High-Resolution X-ray Imaging”为题，发表于国际光学物理期刊《Laser & Photonics Reviews》。
闪烁体是X射线成像系统中的核心转换介质，其透明度、光产额和结构均匀性直接影响成像灵敏度与空间分辨率。传统无机晶体闪烁体通常需要高温、长周期生长及后续切割抛光，难以兼顾大面积制备与复杂形状加工；有机闪烁体的X射线吸收能力有限，而粉体/聚合物复合闪烁屏中的颗粒团聚和界面散射则可能降低材料透明度并引起光学串扰，进而影响成像质量。杂化金属卤化物玻璃可在较低温度下熔融加工，并兼具有机组分的可加工性与无机发光单元的光物理功能，为解决上述问题提供了新的材料路径。
研究团队以零维ETP2MnCl4为基质，引入Sb3+发光中心。通过熔融-淬火制备出面积为21.5×28.5cm2的闪烁屏。原位变温X射线衍射、红外与拉曼光谱、X射线吸收精细结构以及第一性原理分子动力学模拟共同表明，玻璃形成过程中长程有序结构被破坏，但ETP+阳离子与[MnCl4]2⁻四面体单元基本保留，并在380-900 nm范围内的最高透过率可达92%。光谱研究显示，Sb3+掺杂在体系中引入了两个相互关联但可区分的辐射过程：一是Sb3+相关激发态形成宽带深红色自陷态激子发射，二是Sb3+向Mn2+的能量传递增强绿色发光。同时，[SbCl4]⁻单元部分取代[MnCl4]2⁻单元，可降低Mn2+局部聚集造成的非辐射损失。优化Sb掺杂晶体的室温光致发光量子效率达到90.4%。
在X射线激发下，Sb:ETP2MnCl4玻璃的光产额达到19,301 photons·MeV⁻¹，探测限低至82.3 nGyair·s⁻¹，成像空间分辨率达到30.1 lp·mm⁻¹。依托其大面积成型能力和较高的光学透明度，研究团队进一步构建了以智能手机为图像采集终端的X射线成像平台，实现了骨骼、鼠体、弹簧、电子器件和铜网等对象的静态成像，并完成了血管模型的动态成像。
福建师范大学物理与能源学院为论文第一完成单位，我院博士研究生金世林为第一作者，郑勇平副教授和陈大钦教授为共同通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金和福建省自然科学基金等项目支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/lpor.71787
论文全文：
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