在材料检测、医学诊断、天文发现和科学研究领域，对高分辨率和超稳定X射线成像方法的需求引发了对创新X射线响应材料的热切追求。这些广受欢迎的材料必须具备卓越的品质，例如高 X 射线衰减、高效闪烁、快速光衰和强大的耐用性。其中，卤化铅基钙钛矿因其卓越的发光效率、优异的 X 射线衰减能力和较短的荧光寿命而成为引人注目的竞争者。然而，它们在闪烁领域的应用受到重金属铅(Pb)的毒性、自吸收效应导致的光子产率低以及X射线辐照稳定性差等问题的阻碍。
打破障碍：无铅反钙钛矿纳米晶
为了克服这些挑战，研究人员寻求无铅零维 (0D) 金属卤化物的解决方案，例如铜基、银基、锆基和锰基卤化物。这些有趣的替代品有望成为 X 射线探测和成像的有效闪烁体，具有高光子产率、多样化的成分和结构选择以及称为自陷激子 (STE) 的独特发光机制。然而，一个主要障碍在于将这些金属卤化物制造为薄膜或晶圆，由于大颗粒和晶体边界引起的光散射，导致成像分辨率低于标准。此外，无铅 0D 金属卤化物还面临稳定性差的挑战，特别是在炎热和潮湿的环境中。
华南理工大学的研究人员在《先进光子学》杂志上报道了 一项令人震惊的突破 ，他们开发出了一种开创性的方法，彻底改变了 X 射线成像。即使在高温高湿的苛刻条件下，他们也能实现高分辨率和超稳定的 X 射线成像。关键：嵌入玻璃基质中的无铅 Cs 3 MnBr 5 反钙钛矿纳米晶体。
与传统钙钛矿材料不同，反钙钛矿具有独特的结构，表示为[MX 4 ]XA 3 [A =碱金属;M = 过渡金属;X = 氯 (Cl)、溴 (Br) 和碘 (I)]。这种独特的配置具有发光中心，即[MX 4 ] 2- 四面体，坐落在三维(3D)XA 6 八面体反钙钛矿骨架内。这种结构显着减少了发光中心的相互作用，促进增强的空间限制效应，并最终产生高量子效率和发光稳定性。
通过退火期间的原位结晶过程 ，Mn 2+ 离子无缝集成到玻璃基质中，产生从红色到绿色的可调发光颜色，如退火时间表所示。此外，Cs 3 MnBr 5 纳米晶嵌入玻璃表现出无与伦比的X射线辐照稳定性、热稳定性和耐水性。值得注意的是，它还拥有出色的 X 射线检测极限(每秒 767 纳戈瑞)、令人印象深刻的 X 射线成像空间分辨率(每毫米 19.1 线对)以及出色的 X 射线剂量辐照稳定性(每秒 5.775 毫戈瑞)。
这项开创性的工作提出了一种有趣的新方案，该方案利用了包含无铅反钙钛矿卤化物纳米晶体的透明玻璃复合材料的潜力，用于高分辨率和超稳定的 X 射线成像应用。这项研究成果可以作为催化剂，刺激新型金属卤化物反钙钛矿材料的进一步探索和发展。最终，这一发现为下一代 X 射线成像设备的未来发展铺平了道路，有望在 X 射线诊断和成像领域取得变革性进步。
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