美国的研究团队巧妙地将有机与无机钙钛矿组件相结合，成功实现了发光效率五倍的显著提升。俄克拉荷马大学的研究人员研发出一种新型混合材料，此成果挑战了传统对于发光化合物工作原理的认知，为快速辐射探测领域的发展带来了新的希望。

这项题为《二维层状卤化物钙钛矿中有机分子的优化光发射》（Optimised Photoemission from Organic Molecules in 2D Layered Halide Perovskites）的研究成果，已在《美国化学学会杂志》（Journal of the American Chemical Society）上发表。该研究提出了一种设计层状钙钛矿材料的全新方法，将有机与无机组件的最优特性完美融合。

尽管钙钛矿材料早已为研究人员所熟知，但过往的研究大多聚焦于材料的无机结构部分，因为这部分通常蕴含着其有用特性。由化学与生物化学系研究生 M S Muhammad 领衔的 OU 团队，依据全新的设计理念开发出一种新型材料，充分利用了钙钛矿混合物中的有机成分。这些材料因嵌入有机分子而能够发光，在暴露于辐射时，其发光效率达到了前所未有的高水平，而发光效率是探测高能辐射的关键要素。

Muhammad 表示：“通过将无机和有机组件组合成一种混合材料，我们能够充分发挥每个结构部分的优势。快速辐射探测器需要具备快速的闪烁特性，这就意味着我们需要材料的发光速度快，而这些材料的有机结构部分恰好能够满足这一需求。”

通过将名为茋（stilbenes）的分子掺入定制设计的层状钙钛矿结构中，该团队实现了发光效率相较于单独的有机分子高出五倍的提升。Muhammad 的这一发现源于一个简单的疑问：钙钛矿的有趣特性是否仅仅源自结构的无机部分？

该论文的高级作者、该系教授 Bayram Saparov 指出：“不熟悉该领域的人或许会质疑，发光究竟来自结构的有机部分还是无机部分有何重要意义？但实际上，无机和有机结构部分的发光特性存在显著差异。”有机发光的速度比无机发光更快，在某些特定应用中，发光寿命或发光速率极为关键。

Saparov 进一步补充道：“我们迫切需要快速中子探测器、快速 X 射线探测器以及快速伽马射线探测器，对于这些应用而言，有机材料能够发挥重要作用。Muhammad 采用的这种策略使有机成分的发光效率提高了五倍。”

稳定性是这些新材料的另一显著优势。许多辐射探测材料需要进行保护性封装，以防止受到环境因素的降解。然而，这些新材料在未加保护的开放空气中已保持稳定超过一年。Saparov 说道：“Muhammad 的材料性能与最先进的快速辐射探测器相当。这告诉我们，我们在本工作中展示的策略是有效的。通过进一步的微调，我们可以提高这些混合材料的发光效率，甚至可能超越目前的顶尖水平。”

永霖光电-UVSIS-UVLED紫外线应用专家-独家发布