近日,化學與材料工程學院王成博士與西北師范大學化學化工學院郭柯柯副教授合作,在多金屬氧酸鹽基金屬有機框架(POMOF)材料構建高靈敏度、高穩定性X射線探測器研究中取得重要突破,相關成果發表于國際化學領域頂級期刊《AngewandteChemieInternationalEdition》。我校作為論文通訊單位,王成博士為共同通訊作者,這也是我校首次以通訊單位在該期刊發表論文,標志著我校在功能材料與光電探測領域的研究水平獲得國際認可,對提升學校在材料與化工領域的學術影響力具有重要意義。

X射線探測器在醫療診斷、工業無損檢測等領域具有廣泛應用。傳統探測器材料(如非晶硒,碲鋅鎘)存在制備成本高、難加工等問題。近年來,金屬-有機框架(MOFs)和多酸(POMs)材料在X射線探測領域嶄露頭角,但MOFs對X射線吸收能力較差,導致靈敏度較低;雖然POMs具有較強的X射線吸收能力,但獨立的多酸簇導致較低的電荷轉移效率,且POMs表面易移動的抗衡陽離子,影響了器件的穩定性和信噪比。因此,將MOFs和POMs有效地結合,構筑POMOFs材料,有望提升X射線探測的靈敏度并增強其長期運行穩定性。基于此,合作團隊設計并合成了一種新型POMOF材料——BW12-Cu2+-MOF,通過Cu-O配位鍵實現了高效的電荷轉移與離子遷移抑制,顯著提升了器件的靈敏度與穩定性。

(新型POMOF材料結構與器件中載流子遷移示意圖)
研究表明,基于該材料的X射線探測器靈敏度高達9832μCGyair-1cm-2,最低可探測劑量率低至120nGyairs-1,并在空氣中暴露6個月后仍保持性能穩定。此外,該器件在低劑量率(1.32μGyairs-1)X射線照射下可實現清晰成像,展現出在醫療影像、工業檢測等領域的廣闊應用前景。這一突破性的進展得益于POMOF材料的諸多優勢,如可設計的結構和化學組成,以及POMs的“電子海綿”特性。隨著對POMOF材料的進一步研究和開發,未來有望涌現出更多基于此類材料的高性能X射線探測器,為醫療、工業、安全等多個領域帶來更加高效、穩定和可靠的X射線探測解決方案,推動相關技術的不斷進步和發展。
近年來,化學與材料工程學院持續加強科研平臺建設與高層次人才引進,圍繞安徽省戰略性新興產業需求和基礎學科前沿科學問題,不斷推動科研創新與交叉融合,科研成果質量與影響力顯著提升,為建設特色鮮明的地方應用型高水平大學貢獻應有的力量。
期刊簡介:《AngewandteChemieInternationalEdition》(德國應用化學),由Wiley公司出版,是化學學科領域公認的頂級學術期刊,最新影響因子16.9,位居中國科學院1區TOP。(文、圖/王成 初審/高曉寶 復審/李川 終審/王小東 發布/崔蘇如)
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