ACS Cent. Sci. | 郑大臧双全/李恺团队：具有热活化延迟发光性质的币金属团簇闪烁体

X-射线闪烁体是一类能将高能X-射线转化为低能紫外线和可见光的辐射探测材料，在医学成像、工业探伤、安全检查、空间探索等方面都有广泛的应用。目前的商用闪烁体主要是传统的无机半导体，如NaI:Tl、CsI:Tl、Bi ₄ Ge ₃ O ₁₂ 、PbWO ₄ 、YAlO ₃ :Ce等。虽然它们具有较高的辐射发光强度，但是固有的高毒性金属（Tl、Pb）使传统的无机半导体闪烁体成为环境污染源。除此以外，这些闪烁体还具有苛刻的制备工艺和储存条件。由于上述问题的存在，传统闪烁体具有很高的使用成本。近年来，有机-无机杂化闪烁体成为了研究热点，钙钛矿闪烁体、MOFs闪烁体以及少量的有机闪烁体的开发取得突破，但是在环境友好性、稳定性以及柔性兼容方面还存在问题。因此，开发具有良好综合优势的新型闪烁体已成为一项紧迫而艰巨的挑战。

Au-Cu合金团簇是以硫醚金、六氟磷酸四乙氰铜为金属源，苯乙炔以及1,2-二(吡啶-4-基)乙炔为配体，通过简单温和的一锅法合成得到的。重原子的引入，使得Au-Cu合金团簇具有优异的X-射线吸收，在X-射线激发下发射出明亮的发光，其最低检测限可以达到31.7 nGy s ^-1 。Au-Cu合金团簇在长时间X-射线照射下具有出色的抗疲劳性和光稳定性。更重要的是，不同环境下的PXRD数据表明，与传统闪烁体相比，Au-Cu合金团簇具有更好的水氧稳定性，使得其更容易保存以及在极端环境中使用。本工作基于电离激发构筑了TADF闪烁体在X-射线激发下的发光原理模型，并利用激发态动力学方程的推导和辅助实验证明了X-射线激发更有利于TADF发光过程。

图1. Au-Cu合金团簇的X-射线激发下的辐射发光性能(a-f)以及发光原理图(g)。

柔性器件因其良好的延展性、兼容性以及在便携式可穿戴设备中的应用价值越来越受到人们的重视。考虑到Au-Cu合金优异的辐射发光性能和稳定性，本工作将其与聚二甲基硅氧烷（PDMS）结合，制备成了大面积的柔性闪烁体屏。所制备的闪烁体屏具有良好的柔韧性，易于弯曲和拉伸，在紫外光和X-射线照射下均可以发出均匀的强光，并且在空气中同样具有较好的稳定性。X-射线成像原理是将测试物品放置在X-射线源和金属闪烁体薄膜之间，利用商用数码相机直接拍摄成像照片。

图2. 利用Au-Cu合金团簇制备的柔性闪烁体屏(a-h)以及X-射线成像装置原理图(i)。

利用Au-Cu合金制备的闪烁体屏最佳分辨率可以达到45 mm 。在X-射线照射下，圆珠笔内置的笔芯和弹簧、花生壳与花生仁、鸡爪的内部骨骼、电路板的电路以及鼠标的内置电子元件都可以分别通过闪烁体屏清晰地显示出来。

图3. 闪烁体屏的成像分辨率(a-b)以及对实际物品内部结构的成像照片(c-m)。

本工作报道了一种Au-Cu合金团簇，与传统闪烁体相比，它不仅具有优异的辐射发光性能，还具出色的环保性和水氧稳定性，对开发新一代综合性能优异的闪烁体具有非常重要的指导意义。

李恺 副教授 ，现任郑州大学化学学院国家级化学实验教学示范中心主任、国家级化学虚拟仿真实验教学中心主任。主要研究方向为发光币金属团簇的开发和新型AIE体系的构建，先后以通讯作者或第一作者身份发表相关SCI 论文60 余篇，包括 J. Am. Chem. Soc., ACS Cent. Sci., Angew. Chem. Int. Ed., Natl. Sci. Rev., CCS Chem. 等国际权威化学期刊。主持项目包括国家自然科学基金2项、河南省自然科学基金优秀青年基金、河南省科技创新人才等。

臧双全 教授 ，现任郑州大学学术副校长，国家杰出青年基金获得者、全球高被引科学家、中原学者、英国皇家化学会会士、河南省自然科学一等奖获得者、享受国务院政府特殊津贴。主要研究方向是金属簇化学和金属有机框架材料。主持包括重大研究计划重点支持项目、国家杰出青年基金项目、面上项目等多项国家级和省部级重要科研项目。在 Chem. Soc. Rev., Nat. Chem., Sci. Adv., Nat. Commun., Natl. Sci. Rev., J. Am. Chem. Soc, Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater .等权威化学类期刊发表SCI论文200余篇, H-index = 70。

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