近日，我院鄭偉教授團隊在國際期刊Advanced Materials發(fā)表題為“Exciton Diffusion-Suppressed Scintillator for Ultrafast and High-Resolution Radiography” 的最新研究成果。該工作提出一種通過抑制體相激子擴散實現(xiàn)超快響應與高分辨成像協(xié)同提升的閃爍體設計策略。研究團隊在納米多孔模板中構筑高度有序的一維有機-無機雜化閃爍體納米線陣列閃爍屏，實現(xiàn)了納秒級超快輻射響應（1.87 ns）與高分辨X射線成像（57.1 lp/mm）的協(xié)同突破，為發(fā)展新一代超快、高分辨輻射成像技術提供了新的材料方案。

圖1 兼具超快衰減與高分辨特性的PEA?PbBr?納米線陣列閃爍屏 (PNSS) 設計理念

基于閃爍體的X射線成像技術廣泛應用于高能物理實驗、醫(yī)學放射診斷（CT、DR）、工業(yè)無損檢測、安全檢查以及地質勘探等領域。隨著超快X射線成像技術的發(fā)展，對閃爍體的時間響應速度提出了更高要求。然而，傳統(tǒng)無機閃爍體（如 CsI:Tl、NaI:Tl、GOS、YAG:Ce 等）雖然具有較高光產額，但其衰減時間通常在幾十至上百納秒量級，難以滿足超快成像需求，因此開發(fā)具有超快響應的新型閃爍體材料成為重要研究方向。

近年來，有機–無機雜化材料因其天然量子阱結構和優(yōu)異發(fā)光特性受到廣泛關注。其中，鉛基有機–無機雜化閃爍體具有較高光產額和快速發(fā)光特性，被認為是實現(xiàn)超快輻射探測的重要候選材料。然而，在高能射線激發(fā)條件下，該體系仍面臨體相激子衰減較慢（>10 ns）以及大尺寸單晶難以穩(wěn)定生長等問題，限制了其在超快射線成像中的應用。

針對上述問題，本研究提出負壓輔助溶液生長方法，以有機-無機雜化閃爍體中的典型材料PEA?PbBr?為主要研究對象，在納米通孔模板中構筑均勻致密的一維 PEA?PbBr? 納米線陣列閃爍屏（PNSS）。一維空間限域有效抑制體相激子擴散并提高局域激子密度，使PNSS表現(xiàn)出顯著加快的輻射發(fā)光衰減（τ?/e = 1.87 ns）。同時，規(guī)則排列的納米通孔結構形成周期性光波導，有效抑制橫向光傳播與串擾，從而顯著提升X射線成像分辨率。成像實驗表明，PNSS能夠清晰分辨小于20 μm的微結構，空間分辨率達到 57.1 lp/mm（MTF = 0.2）。該研究為有機–無機雜化閃爍體在超快射線成像與高時間分辨輻射探測領域的應用提供了新的思路。

圖2 PNSS的制備策略與表征

圖3 PNSS在不同激發(fā)源下的穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)光譜性能

圖4 PNSS在超快X射線成像中的應用潛力及其在X射線激發(fā)下展示出的高分辨成像性能

上述成果于2026年2月4日發(fā)表于期刊Advanced Materials。論文第一作者為威廉希爾WilliamHill官方網站料學院2023級博士研究生宋曉宇，通訊作者為鄭偉教授。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202521327