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意外发现“夜明珠”性能,福大研制新材料首次入选“中国十大”!

2022-04-30 23:35   来源:  责任编辑:李晨曦   我来说两句
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近日,由教育部科技委组织评选的2021年度“中国高等学校十大科技进展”揭晓,福州大学杨黄浩教授团队完成的“柔性高分辨X射线成像技术研究”成功入选。这充分展示了学校的科技创新实力,进一步提升了学校声誉,助力学校一流学科建设。

据了解,“柔性高分辨X射线成像技术研究”成功地突破了传统X射线成像技术的固有限制,在国际上率先研发出柔性高分辨X射线成像技术,抢占柔性X射线成像产业的制高点,标志着中国在柔性X射线成像技术方面进入国际先进行列。此举有望推动高端X射线影像设备的国产化。

意外发现“夜明珠”性能

制出新材料攻克“卡脖子”难题

医学影像设备元器件与光刻机、芯片等技术被列为“卡住中国脖子的35项技术”。目前,我国高端X射线医学影像设备及关键元器件主要依赖于进口,从国外进口设备受到采购周期长和价格高等限制。

目前市面主流的X射线影像设备为平板探测器,需要集成薄膜晶体管阵列(TFT)、非晶硅光电转换层和闪烁体。“闪烁体是平板探测器的核心部件,可以将高能量X射线光子转为可见光,其性能决定着整个设备的成像灵敏度和分辨率。但目前,国产平板探测器包括高性能闪烁体材料在内的核心部件绝大部分依靠进口。”福州大学化学学院研究人员说。

面对外国的技术封锁,自主创新研发是唯一出路。经过长期研究,福大科研人员另辟蹊径,在稀土卤化物晶格中寻找灵感,制备出新型的稀土纳米闪烁体长余辉材料。这种闪烁体具有尺寸易调控、无色透明、分散性良好、余辉性能优异等特点。

“‘长余辉’材料的发现,其实是个‘意外惊喜’。”团队研究成员回忆说,当时一位成员在暗室中测试稀土纳米颗粒发光性能时发现,当X射线停止照射后,纳米颗粒仍然会持续发光。原本以为是实验偏差,然而经过几次重复性实验,证实了在稀土纳米颗粒中长余辉现象的存在。

实验证明,该粒子在X射线关闭后可持续发光30天以上,具有优异的长余辉发光性能。“比如,中国古代流传的珍宝‘夜明珠’,以及安全警示牌上的发光涂料,都是典型的长余辉材料。”研发人员称,此项发现让珍贵的稀土又激发出比肩“夜明珠”的神奇性能。

X射线柔性成像技术

手机相机也能拍出X光片

在制备出新型的稀土纳米闪烁体长余辉材料的基础上,研发人员将纳米闪烁体长余辉材料与柔性基质相结合,成功研制出了透明、可拉伸、高分辨的柔性X射线成像设备,并开发了X射线发光扩展成像新技术。

研究发现,新型稀土纳米长余辉材料在形貌和发光性质方面都更可控,适合用于制造柔性设备。这为制备新一代轻薄、便携、低成本的X射线探测器和成像装置提供了新思路和途径。未来,人们直接使用单反相机和手机等也能拍摄X光片。

“打个比方,拿一部手机拍摄,就能实现X射线柔性成像,不需要庞大规模的集成电路。比如比赛中运动员受伤了,现场就能进行快速处理。”据介绍,这一技术具有制备工艺简单、成本低、成像性能优异等优势,在便携式X射线探测器、生物医学、工业探伤、高能物理等领域展现出巨大的潜力和应用价值。

杨黄浩教授表示,希望更多科研团队参与这个领域的开发,有力推进高端X射线影像装备的国产化,让其在探索中不断进步。

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“中国高等学校十大科技进展”自1998年起开展评选,每年从全国高校中评选出10项具有重大科技进展的优秀成果,旨在促进高校科学技术整体水平提升,增强科技创新能力,受到了国内各高校高度重视。

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