近日，课题组在镧系金属卤化物玻璃闪烁体方向取得重要进展。相关成果以“Water-Assisted Rapid Evaporation Synthesis of Transparent and Multicolor Luminescent Lanthanide Based Metal Halide Glasses for High‐Resolution X‐Ray Imaging”为题发表在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》上。该论文的第一作者为连霖源研究员，通讯作者为郑州大学史志锋教授和华南理工大学张志龙教授，郑州大学物理学院为第一单位。
近年来，X射线成像技术在医学诊断、无损检测、公共安全等领域发挥着日益关键的作用。闪烁体作为将X射线转换为可见光的核心材料，其性能直接决定了成像系统的灵敏度、分辨率与稳定性。传统无机闪烁体虽然成熟可靠，但往往存在制备成本高、加工困难、成像分辨率受限等不足。相比之下，有机-无机杂化金属卤化物玻璃闪烁体因具备高透明性、易加工、可大面积制备等优势，被视为实现高分辨率成像的新一代热点闪烁体材料。
然而，这类材料的研究与应用仍面临两大科学瓶颈：
（1）难以通过传统熔融淬冷法制备玻璃——多数有机卤化物在高温下易分解，且强烈的再结晶倾向使其无法在冷却过程中保持无序结构；
（2）闪烁过程能量损失严重——高能X射线产生的次级电子在弛豫过程中会造成大量能量耗散，限制了材料的闪烁效率。
针对上述难题，郑州大学物理学院科研团队提出并实现了两项关键创新：
（1）本研究提出了一种全新的水辅助快速蒸发法，无需传统的高温熔融过程，即可在短时间内合成具有高透明性和高稳定性的杂化镧系卤化物玻璃(BuTPP)3LnCl6。该策略巧妙利用水分子的氢键特性及快速蒸发造成的高黏性过渡态，有效抑制结构重排与结晶，使材料实现真正意义上的低温成玻。
（2）此外，团队设计性地将具有强自旋轨道耦合（SOC，spin-orbit coupling）的重镧系金属离子Ln3+与具备磷光特性的有机阳离子BuTPP+结合，通过能级匹配构建高效的三重态激子介导能量传递路径。该机制可将原本容易耗散的次级电子能量“回收”并高效传递给镧系离子发光中心，大幅提升闪烁性能。
本工作首次系统揭示了“低温成玻与三重态激子管理”的协同设计理念，为杂化闪烁体材料的发展带来了突破性进展。
华南理工大学张志龙教授团队在超快瞬态吸收测试方面给予了大力支持，为三线态激子介导的能量传递过程提供了有力证据。
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/10.1002/adfm.202523727
