X射线探测作为一种关键的检测技术与研究方法，在医学诊断、工业检测、科学研究及安全检查等诸多领域得到了广泛应用。然而，在现有研究中，金属卤化物材料受其本征“软晶格”特性制约，难以同时实现较高的探测灵敏度与良好的稳定性。此外，该类材料在阵列化集成方面仍面临较大困难，限制了其在大面阵高分辨率成像应用中的进一步发展。近年来，非晶金属卤化物材料的开发为解决上述问题提供了新的思路。然而，该类材料，尤其是具有一维结构的金属卤化物，存在熔融不稳定性，导致其玻璃体系的制备至今仍鲜有成功案例。
针对上述问题，清洁能源材料与器件团队设计合成了一系列具有不同无机链构型（角共享、边共享、面共享）的一维金属卤化物单晶材料，并系统讨论了不同构型对材料热学、力学性质的影响。值得注意的是，具有角共享无机链的4-乙氨甲基吡啶铅溴(4-EAMP)2Pb3Br10表现出类聚合物的柔性特征，这一性质为其熔融过程提供了构象自由度，使其能在70 K的宽温区间内稳定熔融，并通过快速淬冷工艺实现大面积（直径~6.5 cm）非晶玻璃的制备。非晶化的玻璃网络结构阻碍了分子内离子的迁移路径，显著提高了材料的运行稳定性；同时，优异的熔融加工性使得该材料能轻易实现与薄膜晶体管（TFT）阵列的集成。最终，基于非晶(4-EAMP)2Pb3Br10玻璃的X射线探测器实现了高达8581.7μC Gyair-1cm-2的灵敏度和在低剂量率下的多像素快速成像。上述工作为探索新型X射线探测材料、理解有机-无机杂化固体中熔融和玻璃化的起源及其结构表现提供了新的思路。
近日，《Journal of the American Chemical Society》以“One-Dimensional Hybrid Metal Halide with Polymer-Like Flexible Inorganic Chains and Glass-Forming Ability”为题在线报道了这一研究成果。华东理工大学材料科学与工程学院硕士研究生朱雨晨为论文的第一作者，侯宇教授、杨化桂教授和杨双教授为本论文的通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金、上海市基础研究特区等项目的资助。
文献链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c11135
One-Dimensional Hybrid Metal Halide with Polymer-Like Flexible Inorganic Chains and Glass-Forming Ability
Yuchen Zhu, Da Liu, Xinyuan Sui, Qing Li, Mengyao Song, Yan Zhu, Dongdong Li, Kuan Xue, Yu Peng, Haiyang Yuan, Shuang Yang, Hua Gui Yang, Yu Hou
