近日，西北工业大学黄维院士、谷龙教授在有机磷光闪烁体领域取得了突破性研究进展，成功研制了有一类低剂量、高灵敏度以及稳定性高的有机磷光闪烁体新材料，展示了该类材料在X射线成像领域的潜在应用。研究成果以(“Polymorphism-dependent organic room temperature phosphorescent scintillation for X-ray imaging”)为题近期发表高学术水平期刊Advanced Materials（《先进材料》）上。
X射线闪烁体是一类可以将高能X射线转换为低能可见光的发光材料，其特殊的性质在辐射检测、X射线成像、放射治疗和无损检测等领域具有广阔的应用前景。通常，闪烁体可分为无机闪烁体和有机闪烁体两大类。与无机闪烁体相比，有机闪烁体在材料制备、性能调控以及可大面积制备等方面具有显著优势，近来备受关注。然而，目前已报道的有机闪烁体多为荧光材料，其三线态激子通过非辐射衰变耗散，导致材料激子利用率低。相比荧光材料，有机磷光材料三线态激子具有自旋允许的特征，受X射线辐射可以充分利用三线态激子产生辐射发光，极大程度地提高了闪烁体材料的激子利用率，改善了闪烁体材料的性能。基于此，团队前期研发了一系列高效、稳定的有机小分子与聚合物磷光闪烁体材料。但是，关于有机磷光闪烁体的研究尚处于初级阶段，对于影响材料辐射发光性能的诸多因素尚不明晰，限制了有机磷光闪烁体的进一步发展。
针对上述问题，西北工业大学黄维院士、谷龙教授和南京工业大学安众福教授合作，开发了一类新型的高性能有机磷光闪烁体新材料。通过溶液法获得了一系列多晶型有机磷光闪烁体材料，详细地研究了包括分子结构、晶体堆积方式等对有机闪烁体辐射发光性质的影响。研究表明，不仅分子结构对材料的辐射发光性质有影响，分子在晶体中排布方式对材料的辐射发光性能也具有相当的影响。分子间强的相互作用对稳定X射线辐射后产生的三线态激子，改善材料辐射发光性能起到了至关重要的作用。另外，该类材料展现出稳定的辐射发光以及灵敏的X射线响应特性（检测限最低可达278 nGy？s–1）。最后，探索了该类材料柔性X射线成像领域的潜在应用。该创新性研究成果不仅揭示了影响有机磷光闪烁体材料性能的因素，而且为设计更高效的有机磷光闪烁体提供了新的设计思路。
这一工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、宁波市自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金和浙江省自然科学基金等项目的支持。西北工业大学柔性电子研究院博士董孟阳为本文第一作者。
晶体依赖的有机磷光闪烁体分子结构、晶体堆积、辐射发光性质以及其在X射线成像中的应用示意图
（作者：董孟阳 审核：王学文）
