【仪表网 研发快讯】闪烁体是一类能够将高能粒子或高能射线转换为低能光子的材料，在医疗、安检及工业无损探测等成像领域发挥着重要作用。目前，商用无机闪烁体面临辐射稳定性低、制备工艺复杂及可加工性差等挑战。因此，开发新型高性能闪烁体，提升X射线检测性能，对保障公共安全、提升医疗诊断水平及促进高端制造发展具有决定性意义。
金属有机框架(MOFs)材料凭借结构可设计性强、制备工艺简便以及发光性能优异等特性，在新型闪烁体中崭露头角。现有研究表明，开放金属位点调控策略可有效提升MOFs的气体吸附、催化及化学传感性能，但在增强光致发光和X射线激发发光方面的研究仍处于空白，制约了MOFs在X射线检测与成像领域的实际应用。
基于此，中国科学院新疆理化技术研究所痕量化学物质感知团队通过引入含间苯二羧酸单元的配体，成功合成了每个Zr簇上具有八个本征开放金属位点的Zr-ADIP纳米晶，并提出了利用调节剂占据开放金属位点的策略，调控了MOFs材料的电子能级，有效提高了其发光效率。研究发现，苯甲酸占据的Zr-ADIP-BzOH表现出卓越的X射线检测性能，检测限低至0.53 μGy s-1，比医学X射线成像的最低剂量率低10倍。进一步，基于所得MOFs优异的X射线激发发光性能，构建了有机聚合物复合闪烁体薄膜器件，并通过对蛤类样本进行一系列旋转角度成像，实现了其内部结构及所含珍珠形貌的无损探测。总体而言，本研究提出的本征开放位点设计与调节剂占据调控增强MOFs发光性能的策略，为新型闪烁体的结构设计与性能提升提供了新思路。
相关研究成果以“Engineering the Unoccupied Electronic Levels in Nanoscale Zr-MOFs by Intrinsic Open-Metal-Site Modulation for Enhanced Luminescence”为题发表于ACS Applied Nano Materials，新疆农业大学联合培养硕士研究生陈竟为第一作者，中国科学院新疆理化技术研究所祖佰祎研究员、李佳文助理研究员和新疆农业大学王欢欢副教授为共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。
图：基于配体调控及调节剂占据策略增强MOFs发光性能示意图
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