图形化的摘要。资料来源：Matter (2022)。DOI: 10.1016/j.matt.2022.09.031

稳定的低成本有机基材料可以通过改进制造方法和提供可靠的高分辨率成像结果来改变X射线成像。现在，KAUST的研究人员已经开发出一种新的方法，用于设计和建造这种高性能的闪烁体材料，以低剂量检测X射线。

闪烁体是一种材料，当被高能电离辐射（如X射线）击中时，会吸收能量并以低能可见光的形式重新释放部分能量。闪烁体被广泛用于X射线成像屏幕的多种应用中，从机场安全扫描仪到医疗放射摄影。然而，现有的大多数闪烁体是由陶瓷或过氧化物材料制成的，这些材料通常是在恶劣的条件下制造的，并且在暴露于光线和空气中时，可能存在着稳定性差的问题。

KAUST的Jian-Xin Wang说："有机基闪烁体具有固有的优势，如低毒性、高机械灵活性、低成本和直接的大规模生产，"他在Omar Mohammed和同事的监督下参与了该项目。"然而，事实证明，平衡有机闪烁体的X射线吸收能力、激子利用效率和光致发光量子产率具有挑战性。"

到目前为止，有机闪烁体材料一直受到它们能够自然吸收的X射线频率范围小的阻碍。然而，Wang和他的同事们意识到，随着所加入的元素的原子数的增加，X射线的吸收应该急剧增加。特别是，该团队假设在闪烁体材料中加入重原子可以解决这个问题。由于重原子的光电效应--在辐射激发下的电子发射，X射线光子可以与重原子有效地互动。

"王说："我们使用一个简单的分子工程策略来设计新型有机闪烁体。"我们首先将氯、溴或碘引入热激活延迟荧光（TADF）发色团。然后我们观察这些重原子如何改变了所产生的X射线图像的效率和分辨率。"

TADF发色团是有用的，因为它们以激子的形式存在于激发的量子 "三重态 "中--当高能量的X射线光子被吸收时产生的电子和电子空穴的结合态，"将一个电子从其空穴中提升出来"。当发色团吸收热能时，三联态转化为单联态。然后它们可以去激发到基态，并在一个称为延迟荧光的过程中发光。

王说："这意味着，由于最小化的单子-三子能隙，TADF发色团可以利用它们在暴露于X射线辐射时产生的单子和三子激子，"。"Mohammed说："这极大地提高了闪烁体的激子利用效率，这反过来又提供了更高的X射线空间成像分辨率和超低的检测灵敏度。

使用掺有重原子的闪烁体制造屏幕的技术迄今已被证明是成功的。该团队的一个闪烁体，使用TADF-Br（溴）发色团制成，超过了大多数报道的有机和有机金属闪烁屏的分辨率。

"Mohammed说："这些制造的屏幕提供了一种强大的设计方法和有希望的新替代材料，用于制造具有出色的灵敏度、低成本和高稳定性的X射线成像闪烁体。

相关研究发表在《自然光子学》和《物质》杂志上。

该团队目前正在用他们制造的屏幕制造一种便携式X射线传感器，用于高分辨率的医疗成像，包括牙科检查和健康检查。他们的设计也可以推动微小的可穿戴X光设备的发展。

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