閃爍體是一種獨(dú)特的光學(xué)材料，它可以吸收電離輻射發(fā)射出低能紫外線(xiàn)和可見(jiàn)光子。這一獨(dú)特特性使得閃爍體在無(wú)損檢測(cè)、X射線(xiàn)天文學(xué)、安全檢查和醫(yī)學(xué)成像等方面中具有廣泛應(yīng)用。銅碘團(tuán)簇基閃爍體是一種由無(wú)機(jī)核和有機(jī)配體結(jié)合的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料，具有優(yōu)異的X射線(xiàn)吸收能力、卓越的光致發(fā)光性能和半導(dǎo)體屬性，展現(xiàn)出成為高性能閃爍體的巨大潛力。雖然無(wú)機(jī)核和有機(jī)配體的無(wú)數(shù)組合為材料提供了巨大的設(shè)計(jì)空間，但也給通過(guò)依賴(lài)材料合成和性能表征的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法有效開(kāi)發(fā)閃爍體帶來(lái)了障礙。目前，機(jī)器學(xué)習(xí)策略徹底改變了材料設(shè)計(jì)過(guò)程，以前所未有的效率獲得了具有優(yōu)異性能的新材料。這種創(chuàng)新方法為加速發(fā)現(xiàn)高性能銅碘團(tuán)簇基閃爍體提供了一種切實(shí)可行的路徑。
近日，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院黃維院士團(tuán)隊(duì)劉小網(wǎng)教授課題組和張悅周副教授課題組合作，基于自建的銅碘團(tuán)簇基閃爍體數(shù)據(jù)集，開(kāi)發(fā)出一種用于預(yù)測(cè)銅碘團(tuán)簇材料閃爍性能的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，模型的決定系數(shù)可以達(dá)到0.88。利用這種機(jī)器學(xué)習(xí)模型，我們獲得了一種高性能的銅碘團(tuán)簇基閃爍體，即碘化銅-(1-丁基-1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2] 辛烷-1-鎓)2(Cu6I8(bu-ted)2)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的 Cu6I8(bu-ted)2閃爍體的輻射發(fā)光強(qiáng)度比PbWO4強(qiáng)56倍，使X射線(xiàn)的檢測(cè)限達(dá)到19.6 nGyairs?1。此外，我們通過(guò)將這些閃爍體作為微填料加入到用于X射線(xiàn)成像的柔性復(fù)合閃爍體的制造中，展示了這些閃爍體的多功能性。柔性復(fù)合閃爍體實(shí)現(xiàn)了20 lp mm?1的靜態(tài)分辨率，并在動(dòng)態(tài)X射線(xiàn)成像中表現(xiàn)出良好的性能。該研究成果以“Machine Learning-Guided Discovery of Copper(I)-Iodide Cluster Scintillators for Efficient X-ray Luminescence Imaging”為題發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition。
圖1. 機(jī)器學(xué)習(xí)輔助篩選高性能銅碘團(tuán)簇基簇閃爍體的流程圖。
論文的共同第一作者為研究院在讀博士研究生王巖澤和在讀碩士研究生張庭浩，通訊作者是西北工業(yè)大學(xué)劉小網(wǎng)教授、張悅周副教授和黃維院士。這一工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目基金、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助。
（來(lái)源：柔性電子研究院）
