近日，物理与电子工程学院云亭青年教授韩丽丽博士课题组在X射线探测器研究领域取得重要进展，以西北师范大学为论文第一单位、韩丽丽博士为通讯作者的相关成果以“Organic Cation Modulation in Hybrid Zirconium Halides for High-Performance Flexible X-ray Imaging”为题发表在知名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。

新型闪烁体结构设计及其大面积柔性闪烁屏的X射线成像性能

该课题组积极发挥理论模拟计算的导向优势，基于第一性原理的分子结构设计，构筑并合成了新型的零维有机-无机杂化锆基金属卤化物闪烁体材料，通过分子工程引入大体积的有机阳离子构筑了高性能的零维结构，基于显著的空间位阻和量子限域作用，形成了高效的自陷态激子发光，最终实现了高性能的柔性X射线成像。

同时，课题组在多组分环境下的光路模型构建和微纳米复合材料结构设计上也取得了一些进展，成功地将金属卤化物纳米晶集成到二氧化硅气凝胶（AG）中，制成了复合筛网闪烁体。高孔隙率AG模板可以有效地改善MHNCs在聚合物检测器屏幕中的分散，从根本上减少非辐射转变、瑞利散射和恶劣环境中聚集引起的性能老化；并基于光疏-光密介质间的多重反射散射，设计多组元的折射率匹配的光路模型，有效的避免了光串扰，实现了器件的高空间分辨率和温度稳定性(Small 2024, 20, 2307758; Adv. Optical Mater. 2022, 10(6), 2102453; Chem. Eng. J. 2022, 430, 1328263)。

以上成果得到了国家自然科学基金和甘肃省杰出青年基金的大力支持，相关理论计算及实验机理验证得到了西北师范大学甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室和兰州大学超算中心等单位的合作支持。

据悉，随着现代医疗影像技术和可穿戴技术的快速发展，传统刚性X射线探测器越来越难以满足灵活便携、低辐射剂量和高分辨成像的需求。因此，开发具备高性能且易于加工的柔性X射线探测材料显得尤为重要。近年来，由于X射线吸收能力强、射线响应效率高以及合成工艺简单等优点，新型金属卤化物得到了快速发展并有望成为新一代X射线探测器的关键材料。