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高能射線的捕獲承擔著理解宇宙起源的關(guān)鍵任務(wù)，這一過程強烈依賴于以水相液體閃爍體為代表的高靈敏探測器。與固體閃爍體相比，水相液體閃爍體具有高度靈活的可擴展性、低水平的放射性本底背景、較強的抗輻射能力等優(yōu)勢。但其較低的光子產(chǎn)額限制了其應(yīng)用。近年來，金屬鹵化物鈣鈦礦納米顆粒憑借著較高X射線吸收系數(shù)、高熒光量子效率和較高光子產(chǎn)額，在間接型輻射射線探測應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出很好的應(yīng)用潛力。然而，穩(wěn)定且高光子產(chǎn)額的水相金屬鹵化物鈣鈦礦液體閃爍體的可控制備及其輻射探測的研究仍然具有很大的挑戰(zhàn)性。

圖1. 水相金屬鹵化物鈣鈦礦液體閃爍體的合成與光譜性能。圖片來源: Adv. Mater.

近日，中山大學(xué)王靜教授團隊利用空位抑制劑聚乙二醇在低溫環(huán)境下制備了水相金屬鹵化物鈣鈦礦液體閃爍體，該材料具有寬譜帶可調(diào)的發(fā)射（420-680 nm）、高熒光量子效率（紅色：88.1%；綠色：96%；藍色：81.8%）和較強的水穩(wěn)定性（紅色>7天；綠色>100天；藍色>30天）。該水相金屬鹵化物鈣鈦礦液體閃爍體的光學(xué)性能超過了現(xiàn)有文獻已報道的水相金屬鹵化物鈣鈦礦（圖1）。與傳統(tǒng)商業(yè)水性液體閃爍體相比（光產(chǎn)額約為585光子/MeV），該水相金屬鹵化物鈣鈦礦液體閃爍體在室溫和低溫下的光產(chǎn)額分別為3058光子/MeV和8037光子/MeV。基于水溶液形狀/尺寸的高度可擴展性，該水相金屬鹵化物鈣鈦礦液體閃爍體在可定制的容器中表現(xiàn)出強大的輻射穩(wěn)定性（23 mGy/s），為近360°廣角輻射檢測的發(fā)展提供了新的思路（圖2）。

圖2. 水相金屬鹵化物鈣鈦礦液體閃爍體的輻射探測性能。圖片來源: Adv. Mater.

相關(guān)研究成果發(fā)表在國際知名期刊Advanced Materials，中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院王靜教授、廣州醫(yī)科大學(xué)李楊教授、重慶郵電大學(xué)馬崇庚教授為論文的共同通訊作者，我院2022級博士研究生練惠旺為該論文的第一作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金-云南省聯(lián)合基金重點項目、江西省重大科技研發(fā)專項“揭榜掛帥”關(guān)鍵技術(shù)類項目、廣東省科技計劃國際科技合作項目等項目的支持。

論文信息：

Huiwang Lian, Wenxia Zhang, Rui Zou, Simin Gu, Rongyi Kuang, Yunfei Zhu, Xinyue Zhang, Chong-Geng Ma*, Jing Wang*, Yang Li*, Aqueous-Based Inorganic Colloidal Halide Perovskites Customizing Liquid Scintillators. Adv. Mater. 2023, 2304743. DOI: 10.1002/adma.202304743.

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202304743