咨询电话:021-58952328
Angew. Chem. :基于热激活延迟荧光的高效季鏻碘盐闪烁体材料2024-10-17
X射线闪烁体在医学诊断、无损检测、工业探伤、外太空探测,以及安检等领域有着重要应用。有机闪烁体具有辐射衰减时间短、结构多样、元素储量丰富、原料易得、机械柔性高、可低温合成、以及易于加工的先天优势。然而,以蒽为代表的有机闪烁体X射线吸收能力差且激子利用率低,导致其闪烁性能较差。

相比荧光型有机闪烁体,热激活延迟荧光(TADF)型闪烁体具有较小的单重态和三重态能级差,X射线激发产生的三重态激子能够在室温下克服单重态和三重态的能级差实现上转换到达单重态而辐射发光,从而有效利用三重态激子。

近日,中山大学的匡代彬教授团队通过合理的结构设计,以二甲胺基团作为电子给体,季鏻衍生物作为电子受体,合成得到一类新型的给受体型季鏻盐小分子材料。通过优化季鏻核上烷烃链的长度,得到了发光量子效率接近100%的蓝色热激活延迟荧光材料。

1
单晶结构分析、光谱表征和理论计算等研究表明,该类季鏻碘盐独特的堆积方式使得二甲胺基团和碘离子均能向与季鏻核相连的苯环发生电荷转移。此外,碘离子带来的重原子效应促进了单重态激子向三重态的系间窜越,本征荧光辐射复合被抑制,在室温和液氮温度下分别实现了纯TADF和纯磷光发射。

7
得益于丁烷取代产物(C4-I)接近100%的发光量子效率,高的激子利用率,大的Stokes位移,以及碘组分带来的较强X射线吸收能力,C4-I表现出了80721 photons/MeV的光能产额和22.79 nGy·s-1的检测限,显著优于目前已报道的大部分有机闪烁体材料。将C4-I制备成为闪烁成像屏,呈现出了较高的成像分辨率(>14 lp/mm),并可以用于实物X射线成像。

综上所述,该工作为解决有机闪烁体性能较差的问题提供了一种新的分子设计策略。另外,该类季鏻盐组分和结构可调,将为设计具有发光寿命和光谱可调的闪烁体材料提供丰富的可能性。

文信息

Phosphonium Iodide Featuring Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence for Highly Efficient X-ray Scintillator

Jun-Hua Wei, Jian-Bin Luo, Zi-Lin He, Qing-Peng Peng, Jing-Hua Chen, Zhi-Zhong Zhang, Xiu-Xian Guo, Dai-Bin Kuang

中山大学博士后魏俊华和在读博士研究生罗健彬为论文共同第一作者,匡代彬教授为论文通讯作者。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202410514

最新产品
园区介绍