近日，化學(xué)與材料工程學(xué)院王成博士與西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院郭柯柯副教授合作，在多金屬氧酸鹽基金屬有機(jī)框架（POMOF）材料構(gòu)建高靈敏度、高穩(wěn)定性X射線探測(cè)器研究中取得重要突破，相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際化學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)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(fā)表論文，標(biāo)志著我校在功能材料與光電探測(cè)領(lǐng)域的研究水平獲得國(guó)際認(rèn)可，對(duì)提升學(xué)校在材料與化工領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響力具有重要意義。
X射線探測(cè)器在醫(yī)療診斷、工業(yè)無損檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)探測(cè)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(jī)框架（MOFs）和多酸（POMs）材料在X射線探測(cè)領(lǐng)域嶄露頭角，但MOFs對(duì)X射線吸收能力較差，導(dǎo)致靈敏度較低；雖然POMs具有較強(qiáng)的X射線吸收能力，但獨(dú)立的多酸簇導(dǎo)致較低的電荷轉(zhuǎn)移效率，且POMs表面易移動(dòng)的抗衡陽離子，影響了器件的穩(wěn)定性和信噪比。因此，將MOFs和POMs有效地結(jié)合，構(gòu)筑POMOFs材料，有望提升X射線探測(cè)的靈敏度并增強(qiáng)其長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。基于此，合作團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并合成了一種新型POMOF材料——BW12-Cu2+-MOF，通過Cu-O配位鍵實(shí)現(xiàn)了高效的電荷轉(zhuǎn)移與離子遷移抑制，顯著提升了器件的靈敏度與穩(wěn)定性。
（新型POMOF材料結(jié)構(gòu)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(cè)器靈敏度高達(dá)9832μCGyair-1cm-2，最低可探測(cè)劑量率低至120nGyairs-1，并在空氣中暴露6個(gè)月后仍保持性能穩(wěn)定。此外，該器件在低劑量率（1.32μGyairs-1）X射線照射下可實(shí)現(xiàn)清晰成像，展現(xiàn)出在醫(yī)療影像、工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。這一突破性的進(jìn)展得益于POMOF材料的諸多優(yōu)勢(shì)，如可設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，以及POMs的“電子海綿”特性。隨著對(duì)POMOF材料的進(jìn)一步研究和開發(fā)，未來有望涌現(xiàn)出更多基于此類材料的高性能X射線探測(cè)器，為醫(yī)療、工業(yè)、安全等多個(gè)領(lǐng)域帶來更加高效、穩(wěn)定和可靠的X射線探測(cè)解決方案，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展。
近年來，化學(xué)與材料工程學(xué)院持續(xù)加強(qiáng)科研平臺(tái)建設(shè)與高層次人才引進(jìn)，圍繞安徽省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)需求和基礎(chǔ)學(xué)科前沿科學(xué)問題，不斷推動(dòng)科研創(chuàng)新與交叉融合，科研成果質(zhì)量與影響力顯著提升，為建設(shè)特色鮮明的地方應(yīng)用型高水平大學(xué)貢獻(xiàn)應(yīng)有的力量。
期刊簡(jiǎn)介：《AngewandteChemieInternationalEdition》（德國(guó)應(yīng)用化學(xué)），由Wiley公司出版，是化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域公認(rèn)的頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊，最新影響因子16.9，位居中國(guó)科學(xué)院1區(qū)TOP。（文、圖/王成 初審/高曉寶 復(fù)審/李川 終審/王小東 發(fā)布/崔蘇如）