中國科學(xué)院院士、華東理工大學(xué)教授朱為宏，聯(lián)合該校教授趙偉軍，以及廈門大學(xué)副教授王曉，南京工業(yè)大學(xué)教授馬會利團隊，在超高溫有機三線態(tài)閃爍體研究方面取得重要進展，為開發(fā)高性能閃爍體和超高溫發(fā)光材料提供了新途徑和理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《美國化學(xué)會志》。

閃爍體是一種能夠?qū)⒏吣茌椛滢D(zhuǎn)換為可見光的光電功能材料，在核醫(yī)學(xué)成像、高能物理探測、工業(yè)無損檢測以及國土安全等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。其中，基于磷光或延遲熒光的有機三線態(tài)分子體系被認為是構(gòu)建易加工、高效率閃爍材料的理想選擇。近年來，隨著核工業(yè)技術(shù)升級和深空探測等領(lǐng)域的快速發(fā)展，閃爍體作為關(guān)鍵輻射探測元件面臨著極端環(huán)境下的應(yīng)用挑戰(zhàn)。

研究團隊開發(fā)了一種獨特的雙重限域離子型主客體策略用于發(fā)展超高溫有機三線態(tài)閃爍體。在該策略中，一方面，客體有機磷光團通過自旋振動耦合-逆系間竄躍過程，將易失活的三線態(tài)激子（磷光）轉(zhuǎn)換為相對熱穩(wěn)定的單線態(tài)激子（延遲熒光），從而避免了三線態(tài)激子熱失活。另一方面，離子主客體作用有效減弱磷光團內(nèi)部和外部非輻射躍遷，最大程度降低三線態(tài)激子熱猝滅。

實驗結(jié)果表明，通過該策略制備的有機閃爍體材料具有高達38.7%的室溫磷光量子產(chǎn)率，并表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，在400℃高溫下仍可維持明顯的發(fā)光特性?；谄鋬?yōu)異的發(fā)光性能，該閃爍體可用于高靈敏X射線探測，檢出限低至71.5 nGy s^-1。

耐超高溫的有機三線態(tài)閃爍體。圖片由研究團隊提供