福州大学杨黄浩团队ACS Nano | 微/纳米工程技术推动新一代柔性X射线探测器的发展

英文原题：Micro/Nano Engineering Advances Next-Generation Flexible X-ray Detectors

通讯作者：杨黄浩、陈秋水、何聿（福州大学）

作者：Xiangyu Ou, Zhongzhu Hong, Qinxia Wu, Xiaofeng Chen, Lili Xie, Zhenzhen Zhang, Yu He, Qiushui Chen, and Huanghao Yang

近年来，随着医学诊断、无损探测、安全检查、空间探索等众多领域对X射线探测器的需求日益增长，其对下一代X射线探测器的成像性能提出了更高的要求。其中，实现柔性是下一代X射线探测器的重要发展目标之一。柔性X射线探测器能够在复杂的应用场景中实现高效的X射线探测与成像，具有卓越的空间分辨率、更低的辐射剂量、良好的用户舒适性、小型化的成像系统和低成本的制造工艺等优势，有望突破传统刚性平板探测器的瓶颈，改变未来X射线探测和成像领域的格局。

近日，福州大学的杨黄浩（点击查看介绍）团队从微/纳米工程技术的角度，重点介绍了柔性X射线探测器的里程碑式进展。文章探讨了下一代X射线探测器的发展需求，并根据现阶段柔性X射线探测器的两种主要类型（Materials-on-substrate和Materials-in-substrate）详细阐述了微/纳加工技术在改善间接型和直接型柔性X射线探测器的光学、电学、理学性能中起到至关重要的作用（图1），总结了柔性X射线探测器所面临的挑战及未来潜在的发展方向和策略。

图1. 新一代柔性X射线探测器的类型

随着材料科学和微纳工程技术的突破，大面积柔性X射线探测器的开发迎来了前所未有的机遇。目前，柔性X射线探测器主要通过两种方法制造：一是将纳米/微米级X射线探测材料通过薄膜沉积技术使其覆盖在柔性有机基底表面上（材料沉积基底型；Materials-on-substrate）（图2）；二是将纳米/微米级X射线探测材料通过均相混合的方式使其嵌入柔性有机基底内部（材料嵌入基底型；Materials-in-substrate）（图3）。

图2. 材料沉积基底型柔性X射线探测器

图3. 材料嵌入基底型柔性X射线探测器

总结与展望

尽管过去十年在柔性X射线探测器方面取得了显著进展，目前其仍面临的关键挑战包括：（1）X射线探测材料在有机柔性基底中的掺杂比低和高掺杂浓度时严重的相分离；（2）有机柔性基底的X射线吸收能力差；（3）材料沉积基底型X射线探测器的柔性不足；（4）光散射导致的成像空间分辨率下降；（5）柔性X射线探测层与平面图像传感器的空间不匹配。针对这些问题，杨黄浩团队提出了诸如微/纳材料表面改性、重金属集成、交联聚合物、光波导结构设计以及开发柔性图像传感器等策略，以提升探测器性能并推动其应用落地。

该成果发表在国际知名学术期刊ACS Nano，福州大学欧翔宇博士（目前在瑞典林雪平大学从事博士后研究）和洪中柱博士为论文第一作者，福州大学化学学院杨黄浩教授、陈秋水教授和何聿教授为论文共同通讯作者。

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Micro/Nano Engineering Advances Next-Generation Flexible X-ray Detectors

Xiangyu Ou, Zhongzhu Hong, Qinxia Wu, Xiaofeng Chen, Lili Xie, Zhenzhen Zhang, Yu He, Qiushui Chen, and Huanghao Yang

ACS Nano 2024, 18, 40, 27126–27137

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c09554 

Published September 23, 2024

Copyright © 2024 American Chemical Society

研究团队简介

杨黄浩，福州大学副校长、全国先进工作者，先后入选国家杰青、长江、首批新基石研究员。主要从事新型纳米探针、时空分辨化学传感成像与仪器的研究，近年来发展了“溶液制备型纳米闪烁体”的新概念，推动了新型纳米闪烁体在X射线、γ射线等辐射探测，以及无损探伤、放射影像、疾病诊疗领域的创新应用，研发的多款新型X射线探测器正在开展产品定型和应用推广，研究成果入选“中国高等学校十大科技进展”，获福建省自然科学一等奖 2 项。以通讯或共同通讯作者在Nature（2篇）、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、Adv. Mater.等发表论文200余篇，总引用次数超过36000次（H因子=99）。

https://www.x-mol.com/groups/yang_huanghao 

（本稿件来自ACS Publications）