具有优异稳定性和高空间分辨率的柔性闪烁体屏对于非平面 X 射线成像应用至关重要。无铅稀土卤化物双钙钛矿因其独特的优势,如环境友好、高量子效率、合成简便和发射波长可调等,已成为闪烁体领域的有力竞争者。
本文重庆邮电大学李丽、周贤菊和李登峰等人通过简单的水热法成功合成了 Nd³⁺ 掺杂的 Cs₂NaScCl₆ 微晶,其近红外发射量子效率高达 76%。系统的光学表征首次揭示了双钙钛矿中由 Nd³⁺ 掺杂诱导的抗热猝灭效应。随后,我们开发了大面积、柔性的 CNSC:Nd³⁺@PDMS 复合闪烁体用于 X 射线成像,该薄膜表现出优异的机械稳定性(5000 次弯曲后无衰减)、超高空间分辨率(24 lp/mm)和卓越的操作稳定性(连续辐照后信号强度增强)。
这些研究成果不仅加深了对双钙钛矿中抗热猝灭效应的理解,也推动了高效近红外超柔性闪烁体的发展。
本文要点:
首次发现双钙钛矿中 Nd³⁺ 掺杂诱导的抗热猝灭效应:在 80–520 K 温区内,CNSC:25%Nd³⁺ 的近红外发射强度随温度升高而增强(520 K 下 888 nm 发射强度为 280 K 的 1.43 倍,1357 nm 达 2.24 倍),打破了传统荧光粉热猝灭的局限,DFT 计算揭示其源于低声子能环境及 Nd³⁺ 能级间热激活的交叉弛豫与激发态吸收过程。
创纪录的近红外量子效率与柔性成像性能:CNSC:25%Nd³⁺ 微晶在 588 nm 激发下近红外 PLQY 高达 76%;其 PDMS 复合薄膜在 X 射线成像中实现 24 lp/mm 的超高空间分辨率,优于多数已报道双钙钛矿闪烁体,且清晰分辨芯片、胶囊、弹簧等微小物体。
卓越的机械与环境稳定性:薄膜经 5000 次弯曲(半径 14.5 mm)后发光强度保持 99%,空气中储存 20 天无衰减,连续 X 射线辐照 1 小时后信号反而增强,展现出色的抗辐射和抗疲劳特性,适用于极端条件下的柔性 X 射线成像。
L. Li, Y. Li, Y. Wang, et al. “ Nd3+ Doping Induced Anti-Thermal Quenching in Rare-Earth Lead-Free Halide Double Perovskite Toward High-Resolution X-Ray Imaging.” Advanced Functional Materials (2026): e20388.
https://doi.org/10.1002/adfm.202520388
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