新研究

新型閃爍體材料讓X射線檢測(cè)更靈敏更安全

《自然》雜志最新發(fā)布了中國(guó)科學(xué)院院士黃維教授、新加坡國(guó)立大學(xué)劉小鋼教授以及福州大學(xué)楊黃浩教授團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)原創(chuàng)性科研成果——全無(wú)機(jī)鈣鈦礦納米晶閃爍體，其對(duì)X射線具有非常高效的彩色輻射發(fā)光顯示，可應(yīng)用于超靈敏X射線檢測(cè)和高分辨率X射線成像技術(shù)領(lǐng)域。

科研人員在研究中發(fā)現(xiàn)，含有銫和鉛重原子成分的鈣鈦礦納米晶閃爍體具有較強(qiáng)的X射線吸收能力、高效的三重態(tài)發(fā)光特征、可調(diào)控的電子能級(jí)結(jié)構(gòu)，以及較快的輻射發(fā)光速率。基于該類無(wú)機(jī)材料的本征特性，團(tuán)隊(duì)利用簡(jiǎn)易廉價(jià)的納米合成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)X射線光子的高效轉(zhuǎn)化和發(fā)光顏色的精細(xì)調(diào)控，解決了閃爍體材料制作成本高昂、能量轉(zhuǎn)化效率有限、發(fā)光波長(zhǎng)不易調(diào)控等缺點(diǎn)，為多彩輻射發(fā)光顯示技術(shù)和超靈敏X射線檢測(cè)與成像技術(shù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

此外，該類鈣鈦礦納米晶閃爍體的發(fā)現(xiàn)為制備大面積柔性閃爍體膜提供了可能性，可極大地提高X射線檢測(cè)與成像靈敏度，降低X射線在醫(yī)學(xué)診斷和X光機(jī)安全檢查等方面的輻射使用劑量，從而使得基于X光的應(yīng)用變得更加安全。

最新鈣鈦礦單晶生長(zhǎng)法使光探測(cè)器更高效

Materials Today雜志在2018年8月號(hào)刊發(fā)了大連化學(xué)物理研究所研究員劉生忠和陜西師范大學(xué)教授趙奎團(tuán)隊(duì)的一篇研究成果，以低溫梯度結(jié)晶生長(zhǎng)法（low-temperaturegradient crystallization）生長(zhǎng)高質(zhì)量CH3NH3PbBr3（MAPbBr3）鈣鈦礦單晶，尺寸達(dá)到47mm×41mm×14mm。比高溫生長(zhǎng)單晶具有更低的缺陷態(tài)密度、更高的遷移率，以及更長(zhǎng)的載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度。以此材料制作的光探測(cè)器，其量子效率高達(dá)13453%，探測(cè)率高達(dá)8×1013jones，響應(yīng)速度快達(dá)15.8μs，在目前報(bào)道的MAPbBr3設(shè)備中，其檢測(cè)率和響應(yīng)速度都是最好的。這種獨(dú)特的合成方法和優(yōu)異的晶體質(zhì)量使其有希望成為下一代光電器件的候選材料。

有機(jī)-無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦單晶具有優(yōu)異的光電性能，但目前一直缺乏大尺寸鈣鈦礦單晶的生長(zhǎng)方法，實(shí)際應(yīng)用比較受限。研究人員經(jīng)過(guò)理論分析發(fā)現(xiàn)，小的溫度梯度可以有效地控制單晶的生長(zhǎng)環(huán)境，尤其是將溶液濃度控制在最優(yōu)的單晶生長(zhǎng)區(qū)域。溫度從室溫升高到60°C，溶解度隨溫度變化非常明顯；而高于60°C時(shí)，溶解度隨溫度的變化量變得非常小。這意味著在較低的溫度下（〈60°C），可以保證在獲得較高產(chǎn)率的同時(shí)還可以控制較慢的單晶生長(zhǎng)速率，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)單晶的可控生長(zhǎng)。

以形狀記憶材料制備微陣列

《材料化學(xué)A》2018年8月刊發(fā)了深圳先進(jìn)技術(shù)研究院杜學(xué)敏團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)研究成果——采用形狀記憶材料制備微陣列（Tunable shape memory polymer mold for multiple microarray replications），不僅為液滴浸潤(rùn)特性調(diào)控提供了全新方案，也實(shí)現(xiàn)了多樣化微結(jié)構(gòu)陣列的批量、低成本可控復(fù)制，為形狀記憶材料微陣列在細(xì)胞操作、液滴操作和智能干膠粘劑等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用鋪平了道路。

研究人員提出了一種將形狀記憶聚合物（SMP）引入芯片制造的新策略，研究表明，SMP在變形和恢復(fù)性能方面顯示出很好的可控性和穩(wěn)定的表面潤(rùn)濕性能。僅需較小程度拉伸（60%），即可實(shí)現(xiàn)該微陣列材料較大表面浸潤(rùn)特性改變（21°），且在10次以上可控浸潤(rùn)特性循環(huán)改變后，微觀結(jié)構(gòu)的形狀回復(fù)率仍高達(dá)91%。更重要的是，采用一個(gè)形狀記憶微陣列結(jié)構(gòu)作為模具，通過(guò)不同程度拉伸，可復(fù)制出一系列連續(xù)形變微陣列結(jié)構(gòu)。