研究開發出混合金屬鹵化物高透明玻璃態閃爍屏

閃爍材料是可被特種射線如X射線、γ射線、中子等激發產生紫外或可見光的功能材料，具備優異的輻射探測能力，可用于石油資源勘探、醫學影像、工業探傷等領域。

中國科學院理化技術研究所孫承華團隊聚焦于鈣鈦礦等閃爍材料的合成、發光性能調控及其在X射線、γ射線、中子、質子成像領域的研究并取得系列成果。其中，快中子射線具有更高的能量和極強的穿透能力，使其在檢測大型和高密度設備的內部結構和低密度缺陷方面發揮重要作用，但快中子照相技術的分辨率難以提升，是阻礙快中子成像技術推廣應用的瓶頸。

近日，該團隊通過一步無溶劑熔融淬火方法，開發出混合金屬鹵化物高透明玻璃態閃爍屏(BTPP)_1.8(HTPP)_0.2MnBr₄，將快中子成像的空間分辨率由2.56 lp mm^-1提高到5 lp mm^-1，為目前報道的最高數值。這一閃爍屏的透過率超過70%，光致發光量子產率達85.54%，光輸出是同等厚度ZnS(Ag):PP商用閃爍屏的3倍。溫度依賴的X射線衍射、光致發光和第一性原理分子動力學計算揭示了不透明多晶態和透明玻璃態之間的可逆轉換機制，明晰了玻璃態的形成機制歸因于三苯基鏻的高空間位阻以及快速淬滅處理導致的分子隨機排列凍結的共同作用。

這一制備策略易于制備大面積閃爍屏，具備形狀可控、韌性良好等特征，為替代傳統快中子閃爍屏奠定了基礎。同時，上述工作提高了快中子成像的適用性，有望推進快中子成像在大型設備無損檢測技術領域的發展。

相關研究成果發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃等的支持。該工作由理化所和中國原子能科學研究院合作完成。

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