高性能X射线探测器对于计算机断层扫描（CT）中的三维（3D）X射线成像至关重要，但传统系统需要高辐射剂量才能实现高分辨率。All-In-One（AIO）Cu(I)基卤化物配合物能够在单个结构内形成离子键和配位键，具有高结构和性能稳定性，但是它们的发光性能仍然受到高能X射线到低能可见光转换过程中非辐射能量损失的限制。近日，南京邮电大学赵强团队在这一领域取得重大突破，成功开发AIO型碘化亚铜闪烁体实现了近100%的光致发光量子产率（PLQY），并实现了对电子器件的无损、柔性高分辨X射线成像及3D重构（图1）。

图1.铜（I）基闪烁体薄膜的设计策略以及X射线成像和3D重构

一、材料设计：引入刚性配体，实现高量子效率

图2.配体的合成策略与铜（I）基闪烁体的结构分析

团队设计并合成了三种配体：Bu-DABCO、Mepym-DABCO和Bz-DABCO，通过溶剂扩散法得到了对应的三种AIO型碘化亚铜闪烁体（Bu-Cu₅I₇、Mepym-Cu₅I₇、Bz-Cu₅I₇），其中Bu-Cu₅I₇和Bz-Cu₅I₇为首次报道。研究发现，Bz-Cu₅I₇因苯环间存在面-面堆叠的π-π相互作用，结构刚性显著高于另外两种复合物（图2）。这种高刚性结构能有效稳定三重态发光态，大幅减少非辐射能量损失，最终使Bz-Cu₅I₇实现了近100%的PLQY，远超Bu-Cu₅I₇（23.4%）和Mepym-Cu₅I₇（46.9%），成为目前AIO型铜基闪烁体中PLQY 最高的材料之一。进一步的电子-声子耦合分析证实，Bz-Cu₅I₇激发态结构稳定性的提升是其光物理性能显著增强的关键因素（图3）。该系列配合物的发光机制就一步结合DFT计算得以阐明，研究详细探讨了其发光特性与晶体结构、电子结构之间的调控规律。

图3.铜（I）基闪烁体的光物理性能表征及电子-声子耦合分析

二、性能表征：多维度验证材料优势

团队表征了该材料的辐射发光性能，将我们的材料与商用的闪烁体进行对比，Bz-Cu₅I₇铜基闪烁体的光产额是BGO的4倍，还具有71.2nGy_airS⁻¹的低检测限与良好的辐射稳定性。克服了离子型铜基闪烁体稳定性差的问题。我们通过使用PVP作为表面活性限域微晶生长，显著提升了晶体的结晶质量和尺寸均一性。以聚乙烯醇（PVA）为模版，制备出了具有高亮度、高均匀、低散射的闪烁体柔性薄膜。Bz-Cu₅I₇的柔性闪烁体薄膜具有优异的X射线成像性能，该柔性薄膜实现了超过20 LP mm⁻¹空间分辨率（图4）。

三、应用突破：柔性高分辨X射线成像及3D重构

为验证实际应用能力，团队进行了一系列成像实验。对小鱼干成像时，能清晰呈现不同部位的吸收对比度及精细结构；针对耳机插头、电子芯片等小型电子元，通过多角度捕捉辐射发光（RL）获取X射线投影，再结合3D重建算法生成全景3D模型。从不同轴采集耳机插头的X射线图像与断层切片，并进一步获取灰度值分布，可全面捕捉内部特征、清晰描绘内部结构（图4）；电子芯片的3D模型及对应断层图像等进一步信息，也验证了该薄膜实现详细准确3D重建的能力，充分凸显其在高精度无损检测及先进X射线CT应用中的潜力，为未来X射线成像技术发展提供重要方向。

图4. Bz-Cu₅I₇的辐射发光性能与高分辨X射线成像

研究成果以“Ligand-Engineered All-In-One Cu (I) Iodide Complex Enables Near-Unity Photoluminescence and Advanced 3D X-ray Image Reconstruction”为题，发表在国际顶级化学期刊《AngewandteChemie International Edition》（《德国应用化学》）上，并被编辑精选为 “Very Important Paper”（VIP 论文）。南京邮电大学材料科学与工程学院/柔性电子全国重点实验室梁铭利副教授、硕士研究生冮焜为论文共同第一作者，刘湘梅教授、王洒洒教授与赵强教授为共同通讯作者。研究受到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、江苏省基础研究计划等多项基金的共同资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202512471

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