科研成果

必赢国际437官方王殳凹教授和王亚星教授ACS Central Science研究论文:控制卤化物双钙钛矿浅缺陷态实现实时辐射剂量监测

时间:2023-09-20来源:必赢国际437官方点击:296


必赢国际437官方王殳凹教授和王亚星教授团队在新型剂量监测材料研究领域取得新进展,相关成果以“Manipulation of Shallow-Trap States in Halide Double Perovskite Enables Real-Time Radiation Dosimetry”为题于近日发表在美国化学会ACS Central Science杂志上。

论文链接:https://doi.org/10.1021/acscentsci.3c00691

储存型磷光材料是一种具有记录辐射剂量功能的发光材料。这类材料广泛用于在先进辐射防护技术中的累积辐射剂量监测,如个人、医疗、太空等剂量测量等。其工作原理基于缺陷发光过程,目前以储存型磷光材料为基础的剂量计大多为离线模式。电离辐射诱导形成较深的深缺陷态,其存储的能量必须通过外部刺激(如光或热激活后),才能发射荧光,因而无法实现实时累积剂量监测。从材料设计的角度来看,调控和控制缺陷性质对于设计新型实时辐射剂量测量材料至关重要且具有应用前景。

王殳凹教授和王亚星教授团队近年来一直致力于新型辐射探测材料的研究,前期开发了一系列新型闪烁体和半导体探测材料(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 7883; J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 8030; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 11856J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 5, 2189Angew. Chem.Int. Ed. 2022,61, e202208440Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202306465.)。在上述工作的基础上,该课题组通过调控Ag+Bi3+掺杂物在双钙钛矿Cs2NaInCl6主体晶格中的含量,开发出了一种新型的浅缺陷储存型磷光材料。值得注意的是,新型浅缺陷储存型磷光材料是介于传统储存型磷光材料和闪烁体之间的一类全新材料。新型浅缺陷储存型磷光材料在紫外激发下不发光,只在X射线照射下显示出持续增强的荧光发射,研究人员将现象定义为X射线诱导的发光(X-ray induced emission)。此外,微量Ag+掺杂的Cs2NaInCl6 0.005 Ag+@ Cs2NaInCl6)在X射线照射下的发光强度与累积剂量呈现出定量关系,实现了实时辐射剂量测量。此外,该材料通过对Bi3+掺杂物的调控,可实现探测性能的进一步优化,在0.0845.05Gy的剂量范围内表现出卓越的检测性能。

该工作不仅为高能光子辐照下固体的结构与性质关系提供了新的视角,还揭示了钙钛矿基材料在剂量计领域内广阔的应用场景。苏州大学王殳凹教授、王亚星教授、尹万健教授为论文的共同通讯作者,苏州大学博士生王玉民和陈高远为共同第一作者。该工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等的经费支持。