微電子學(xué)院梁紅偉教授課題組在基于金屬鹵化物閃爍體的X射線成像和快中子成像研究方面取得多項進展，成果分別發(fā)表在國際材料科學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《Advanced Functional Materials》(2022年影響因子為19.924)和《ACS Energy Letters》(2022年影響因子為23.991)。

在題為“Synergy of Organic and Inorganic Sites in 2D Perovskite for Fast Neutron and X-Ray Imaging”的成果中，針對X射線和快中子與物質(zhì)相互作用截面完全相反的問題，研究團隊設(shè)計了一種有機-無機雜化結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物鈣鈦礦以滿足在單一材料框架內(nèi)實現(xiàn)X射線和快中子兩種輻射場的成像。該研究通過對于快中子和X射線與物質(zhì)相互作用的不同的物理機制的分析和模擬，提出利用有機-無機雜化閃爍體中的富集氫元素的有機位點和含有重元素的無機位點協(xié)同作用的概念以實現(xiàn)在單一材料體系中進行互補的快中子和X射線的探測。其中，快中子成像部分在東莞散裂中子源進行，這種有機-無機雜化金屬鹵化物鈣鈦礦閃爍體展現(xiàn)出與商業(yè)的ZnS (Ag)/⁶LiF閃爍體可比擬的閃爍亮度和分辨率，這項研究成果展現(xiàn)出其在快中子和X射線混合場成像中的應(yīng)用潛力。

該論文第一單位是新葡的京集團4321微電子學(xué)院，通訊作者為新葡的京集團4321微電子學(xué)院梁紅偉教授、張振中教授和阿卜杜拉國王科技大學(xué)Omar F. Mohammed教授，第一作者為新葡的京集團4321微電子學(xué)院2020級博士生邵文奕。論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202301767

圖1. 快中子和X射線與有機-無機雜化金屬鹵化物鈣鈦礦的相互作用機理圖

在題為“Transparent Organic and Metal Halide Tandem Scintillators for High-resolution Dual-energy X-ray Imaging”的成果中，設(shè)計并提出了新型的疊層閃爍體結(jié)構(gòu)，通過對每層閃爍體以及層間過濾器的調(diào)控將不同能量區(qū)間的X射線的吸收轉(zhuǎn)換為不同發(fā)光波段的光譜信息。通過區(qū)分每層閃爍體攜帶的光譜信息可實現(xiàn)在單次圖像曝光下對不同能量段的X射線探測。由于傳統(tǒng)意義上的X射線成像是在“單一能量”下進行的，然而線性衰減系數(shù)對于特定的物質(zhì)不是唯一的，這可能會在傳統(tǒng)的單能量X射線成像中產(chǎn)生盲點以及對成分的誤判。該研究中的雙能X射線成像與傳統(tǒng)的單能量X射線成像策略相比，可以提供更詳細的特定材料信息。結(jié)果表明，這種疊層閃爍體結(jié)構(gòu)可以提供約18lp/mm的X射線成像空間分辨率，這一數(shù)值高于目前大部分商用平板探測器。同時，雙能X射線成像的分解和重建的概念演示在幾個生物成像對象上進行，它們的低密度和高密度組織的細節(jié)可以被相應(yīng)的顏色清楚地區(qū)分。這項研究成果為用于雙能以及多能X射線成像探測器的設(shè)計提供了參考。

該工作第一單位是新葡的京集團4321微電子學(xué)院，文章通訊作者為新葡的京集團4321微電子學(xué)院梁紅偉教授和阿卜杜拉國王科技大學(xué)Omar F. Mohammed教授，第一作者為新葡的京集團4321微電子學(xué)院2020級博士生邵文奕。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c00784

圖2. 疊層閃爍體的結(jié)構(gòu)以及在雙能X射線成像中的工作機理圖

    上述工作得到了國家自然科學(xué)基金和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金的支持，以及東莞散裂中子源和沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué) (King Abdullah University of Science and Technology)等單位的幫助。