近日，南京邮电大学材料科学与工程学院、有机电子与信息显示国家重点实验室黄维院士、陈润锋教授、陶冶教授团队在有机磷光闪烁体领域取得新进展，通过热活化激子释放策略将自旋禁阻的三重态激子转换为自旋允许的单重态激子，实现了单重态激子主导的多模式辐射发光，提高了有机磷光闪烁体的激子利用效率，构建了高效有机磷光闪烁体材料，相关成果以“Constructing Organic Phosphorescent Scintillators with Enhanced Triplet Exciton Utilization through Multi-Mode Radioluminescence for Efficient X-Ray Imaging”为题在Advanced Materials《先进材料》上发表。李欢欢副教授为论文第一作者。
有机磷光材料因其独特的三重态激子发光特性受到了广泛的研究关注，由于可以通过调控分子聚集结构实现三重态激子稳定，理论上可以实现近100%的激子利用率，成为开发高效闪烁体材料的理想选择。但是，有机磷光闪烁体由于三重态激子自旋禁阻的问题，导致低的激子利用率和发光效率，限制了其在高性能闪烁体中的进一步应用。
图1：X射线激发下多模辐射发光机理示意图。（a）X射线激发下电子击出和电子空穴对复合示意图；（b）三重态激子主导的多模辐射发光机理；（c）通过热活化激子释放策略构建单重态激子主导的多模辐射发光机理；（d）磷光闪烁体分子结构
针对这一问题，研究团队通过利用热活化激子释放和反向系间窜越过程，将自旋禁阻的三线态激子转变为单线态激子，显著提升了有机磷光材料的激子利用效率，开发的有机磷光闪烁体材料具有高达65.8%的光致发光效率和高效的辐射发光性能，检测限低至110 nGy s-1，并且具有优异的稳定性。这些结果不仅为设计高效稳定的有机磷光闪烁体提供了思路，而且为开发具有高三重态激子利用效率的有机磷光闪烁体提供了基础。
该项研究成果同时得到了柔性电子基础科学中心、国家优秀青年基金、江苏特聘教授计划、有机电子与信息显示国重主任基金，松山湖材料实验室开放课题及南京邮电大学“华礼人才”支持计划等项目的支持。
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202409338
撰稿：李欢欢 编辑：陈宁娜 审核：凌海峰