新型閃爍體材料讓X射線檢測更靈敏更安全

《自然》雜志最新發(fā)布了中國科學院院士黃維教授、新加坡國立大學劉小鋼教授以及福州大學楊黃浩教授團隊的一項原創(chuàng)性科研成果——全無機鈣鈦礦納米晶閃爍體，其對X射線具有非常高效的彩色輻射發(fā)光顯示，可應用于超靈敏X射線檢測和高分辨率X射線成像技術(shù)領(lǐng)域。

科研人員在研究中發(fā)現(xiàn)，含有銫和鉛重原子成分的鈣鈦礦納米晶閃爍體具有較強的X射線吸收能力、高效的三重態(tài)發(fā)光特征、可調(diào)控的電子能級結(jié)構(gòu)，以及較快的輻射發(fā)光速率。基于該類無機材料的本征特性，團隊利用簡易廉價的納米合成技術(shù)，實現(xiàn)了對X射線光子的高效轉(zhuǎn)化和發(fā)光顏色的精細調(diào)控，解決了閃爍體材料制作成本高昂、能量轉(zhuǎn)化效率有限、發(fā)光波長不易調(diào)控等缺點，為多彩輻射發(fā)光顯示技術(shù)和超靈敏X射線檢測與成像技術(shù)發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)。

此外，該類鈣鈦礦納米晶閃爍體的發(fā)現(xiàn)為制備大面積柔性閃爍體膜提供了可能性，可極大地提高X射線檢測與成像靈敏度，降低X射線在醫(yī)學診斷和X光機安全檢查等方面的輻射使用劑量，從而使得基于X光的應用變得更加安全。

最新鈣鈦礦單晶生長法使光探測器更高效

Materials Today雜志在2018年8月號刊發(fā)了大連化學物理研究所研究員劉生忠和陜西師范大學教授趙奎團隊的一篇研究成果，以低溫梯度結(jié)晶生長法（low-temperaturegradient crystallization）生長高質(zhì)量CH3NH3PbBr3（MAPbBr3）鈣鈦礦單晶，尺寸達到47mm×41mm×14mm。比高溫生長單晶具有更低的缺陷態(tài)密度、更高的遷移率，以及更長的載流子擴散長度。以此材料制作的光探測器，其量子效率高達13453%，探測率高達8×1013jones，響應速度快達15.8μs，在目前報道的MAPbBr3設(shè)備中，其檢測率和響應速度都是最好的。這種獨特的合成方法和優(yōu)異的晶體質(zhì)量使其有希望成為下一代光電器件的候選材料。

有機-無機鹵化物鈣鈦礦單晶具有優(yōu)異的光電性能，但目前一直缺乏大尺寸鈣鈦礦單晶的生長方法，實際應用比較受限。研究人員經(jīng)過理論分析發(fā)現(xiàn)，小的溫度梯度可以有效地控制單晶的生長環(huán)境，尤其是將溶液濃度控制在最優(yōu)的單晶生長區(qū)域。溫度從室溫升高到60°C，溶解度隨溫度變化非常明顯；而高于60°C時，溶解度隨溫度的變化量變得非常小。這意味著在較低的溫度下（〈60°C），可以保證在獲得較高產(chǎn)率的同時還可以控制較慢的單晶生長速率，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)單晶的可控生長。

以形狀記憶材料制備微陣列

《材料化學A》2018年8月刊發(fā)了深圳先進技術(shù)研究院杜學敏團隊的一項研究成果——采用形狀記憶材料制備微陣列（Tunable shape memory polymer mold for multiple microarray replications），不僅為液滴浸潤特性調(diào)控提供了全新方案，也實現(xiàn)了多樣化微結(jié)構(gòu)陣列的批量、低成本可控復制，為形狀記憶材料微陣列在細胞操作、液滴操作和智能干膠粘劑等領(lǐng)域的廣泛應用鋪平了道路。

研究人員提出了一種將形狀記憶聚合物（SMP）引入芯片制造的新策略，研究表明，SMP在變形和恢復性能方面顯示出很好的可控性和穩(wěn)定的表面潤濕性能。僅需較小程度拉伸（60%），即可實現(xiàn)該微陣列材料較大表面浸潤特性改變（21°），且在10次以上可控浸潤特性循環(huán)改變后，微觀結(jié)構(gòu)的形狀回復率仍高達91%。更重要的是，采用一個形狀記憶微陣列結(jié)構(gòu)作為模具，通過不同程度拉伸，可復制出一系列連續(xù)形變微陣列結(jié)構(gòu)。