闪烁体能够将高能电离辐射转化为低能的紫外可见光光子,已在医学成像、工业探伤以及高能物理研究等诸多领域得到广泛应用。然而,与大多数发光体一样,闪烁体的发光强度通常会受到环境温度的影响,温度的升高会导致辐射发光的显著降低。这一特性限制了闪烁体在极端条件下的应用。近日,天健先进生物医学实验室臧双全教授团队报道了一种温度惰性的币金属团簇闪烁体Cu4S,其在80 K至450 K的宽温度范围内辐射发光强度表现出极高的稳定性。在450 K时,Cu4S的辐射发光强度仍保持在80 K时的92.55%,显著优于大多数市售闪烁体。

图1. 温度惰性的币金属团簇闪烁体(Cu4S)的辐射发光性能
Cu4S团簇非同寻常的温度惰性特征被证明源于其超低的重组能诱导的量子隧穿效应,系间窜越和反系间窜越过程发生在Marcus反转区。此外,使用聚二甲基硅氧烷制备了柔性的Cu4S闪烁体屏,其不仅具有优异的柔韧性和稳定性,而且可以实现与温度无关的高分辨率X-射线成像 (在不同温度下,分辨率均高于20 LP mm-1)。

图2. 柔性闪烁屏的制备及其高性能变温X-射线成像
该成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition上,郑州大学化学学院的博士研究生胡有松为本文的第一作者,天健先进生物医学实验室李恺教授、臧双全教授为本文的通讯作者,这也是该团队2025年在顶尖学术期刊发表的第五篇闪烁体研究系列工作(Adv. Mater. 2025, 37, 2504425; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202503457; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202500481; Natl. Sci. Rev. 2025, 12, nwaf045.)。
论文信息:
Temperature‐Inert Coinage Metal Cluster Scintillator
You‐Song Hu, Yan‐Hao Liu, Ruo‐Yu Cao, Yu‐Bing Si, Wei‐Miao He, Ruo‐Yu Fang, Jia‐Wang Yuan, Qiu‐Chen Peng, Zhao‐Yang Wang, Kai Li, Shuang‐Quan Zang
Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202508552.