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高能射線的捕獲承擔(dān)著理解宇宙起源的關(guān)鍵任務(wù)，這一過程強(qiáng)烈依賴于以水相液體閃爍體為代表的高靈敏探測(cè)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(kuò)展性、低水平的放射性本底背景、較強(qiáng)的抗輻射能力等優(yōu)勢(shì)。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(cè)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(cè)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(tuán)隊(duì)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(lán)色：81.8%）和較強(qiáng)的水穩(wěn)定性（紅色>7天；綠色>100天；藍(lán)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(xiàn)已報(bào)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?；谒芤盒螤?尺寸的高度可擴(kuò)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(qiáng)大的輻射穩(wěn)定性（23 mGy/s），為近360°廣角輻射檢測(cè)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(cè)性能。圖片來源: Adv. Mater.

相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)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(jí)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(guó)家自然科學(xué)基金-云南省聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、江西省重大科技研發(fā)專項(xiàng)“揭榜掛帥”關(guān)鍵技術(shù)類項(xiàng)目、廣東省科技計(jì)劃國(guó)際科技合作項(xiàng)目等項(xiàng)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