【儀表網 研發快訊】閃爍體是一類能夠將高能粒子或高能射線轉換為低能光子的材料，在醫療、安檢及工業無損探測等成像領域發揮著重要作用。目前，商用無機閃爍體面臨輻射穩定性低、制備工藝復雜及可加工性差等挑戰。因此，開發新型高性能閃爍體，提升X射線檢測性能，對保障公共安全、提升醫療診斷水平及促進高端制造發展具有決定性意義。
金屬有機框架(MOFs)材料憑借結構可設計性強、制備工藝簡便以及發光性能優異等特性，在新型閃爍體中嶄露頭角。現有研究表明，開放金屬位點調控策略可有效提升MOFs的氣體吸附、催化及化學傳感性能，但在增強光致發光和X射線激發發光方面的研究仍處于空白，制約了MOFs在X射線檢測與成像領域的實際應用。
基于此，中國科學院新疆理化技術研究所痕量化學物質感知團隊通過引入含間苯二羧酸單元的配體，成功合成了每個Zr簇上具有八個本征開放金屬位點的Zr-ADIP納米晶，并提出了利用調節劑占據開放金屬位點的策略，調控了MOFs材料的電子能級，有效提高了其發光效率。研究發現，苯甲酸占據的Zr-ADIP-BzOH表現出卓越的X射線檢測性能，檢測限低至0.53 μGy s-1，比醫學X射線成像的最低劑量率低10倍。進一步，基于所得MOFs優異的X射線激發發光性能，構建了有機聚合物復合閃爍體薄膜器件，并通過對蛤類樣本進行一系列旋轉角度成像，實現了其內部結構及所含珍珠形貌的無損探測。總體而言，本研究提出的本征開放位點設計與調節劑占據調控增強MOFs發光性能的策略，為新型閃爍體的結構設計與性能提升提供了新思路。
相關研究成果以“Engineering the Unoccupied Electronic Levels in Nanoscale Zr-MOFs by Intrinsic Open-Metal-Site Modulation for Enhanced Luminescence”為題發表于ACS Applied Nano Materials，新疆農業大學聯合培養碩士研究生陳竟為第一作者，中國科學院新疆理化技術研究所祖佰祎研究員、李佳文助理研究員和新疆農業大學王歡歡副教授為共同通訊作者。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。
圖：基于配體調控及調節劑占據策略增強MOFs發光性能示意圖
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