近日，课题组在铜基金属卤化物玻璃-陶瓷闪烁体方向取得重要进展。相关成果以“In situ crystallization of zero-dimensional supramolecular cuprous iodide nanocrystalline glass-ceramics for high-resolution X-ray imaging”为题发表在中科院一区期刊《Journal of Colloid and Interface Science》上。该论文的第一作者为2023级硕士研究生熊大明，通讯作者为郑州大学连霖源研究员，郑州大学物理学院为第一单位。
随着医疗诊断、安全安检、工业无损检测等领域对高性能X射线成像技术的需求不断攀升，作为核心材料的闪烁体正迎来新一轮革新。然而，传统无机闪烁体普遍需要高温高压制备，且存在加工困难、柔性差、余辉长等缺陷，难以满足未来便携化、柔性化、高分辨成像的发展趋势。近年来，零维有机-无机杂化金属卤化物因其低熔点、可熔融加工成玻璃以及优异的发光特性，被视为下一代新型闪烁材料的重要候选体系之一。然而，玻璃态材料的固有无序结构会引入大量缺陷，显著降低荧光量子效率及光产额，严重限制了其实际应用。
基于此，郑州大学物理学院科研团队提出了一种全新的策略：通过“原位（in situ）析晶”技术，在玻璃基体中均匀诱导纳米晶生成，从而构筑兼具高透明度与高光输出的零维超分子铜碘化物纳米晶玻璃-陶瓷（Glass-Ceramic）闪烁体。本研究以[Na(H2O)(Benzo-15-crown-5)2]2Cu4I6（简称[NB]2Cu4I6）为研究对象，首先通过低温熔融淬冷制备透明玻璃，并在50 °C热退火条件下实现可控的纳米晶原位析出，从而获得高性能玻璃-陶瓷闪烁体。材料最终呈现出以下突破性表现：（1）玻璃-陶瓷仍保持50%的透过率，纳米晶粒径约90 nm，空间分布高度均匀，有效减少光散射；（2）发光与闪烁性能实现数量级提升，其中荧光量子效率由玻璃态的9.8%提升至76.8%；光产额达56486 photon MeV-1，媲美甚至超越部分商用闪烁体；最低检测限低至91.3 nGy s-1，远低于医学安全成像下限（5.5 μGy s-1）；（3）空间分辨率提升至26.55 lp mm-1，显著高于玻璃态的5 lp mm-1。（4）得益于简便、低温、可扩展的制备工艺，可加工成大面积玻璃-陶瓷闪烁屏。
该研究方案显著抑制了缺陷诱导的非辐射损失，实现了透明性与高光产额的兼得，为设计新型高性能玻璃-陶瓷闪烁体提供了可推广的材料路线。未来在医疗影像、安全安检、高端工业检测及科学仪器中具有广阔的应用前景。
该项工作得到了国家自然科学基金项目、河南省自然科学基金等项目的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.139245
