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  近年來，對(duì)便攜式和可植入式醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備日益增加的需求推動(dòng)了下一代平板探測(cè)器的發(fā)展。超柔性、高皮膚共形性和優(yōu)異空間分辨率、高靈敏的X射線探測(cè)器易于與彎曲物體、運(yùn)動(dòng)實(shí)體和內(nèi)部生理系統(tǒng)集成，使人類生活更加便利和安全。盡管傳統(tǒng)無機(jī)半導(dǎo)體（如無定形硅、硒等）和新開發(fā)的材料（如鈣鈦礦等）具有高的X光靈敏度，但上述材料難以實(shí)現(xiàn)類皮膚探測(cè)器件。因此，開發(fā)本征柔性和高靈敏的光電材料用于類皮膚X射線探測(cè)器具有重要意義。

  有鑒于此，近日，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所郭云龍研究員等報(bào)道了一種基于空間納米限域N型聚合物半導(dǎo)體的可拉伸超靈敏X射線探測(cè)器。通過將非氯溶劑加工的共軛聚合物FIID-CF₃TVT與彈性體SEBS共混，并采用偏心旋涂 (OCSC)方法制備了具有高取向的納米纖維結(jié)構(gòu)和密集的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的空間納米限域雜化半導(dǎo)體薄膜，顯著提高了n型聚合物半導(dǎo)體的電子傳輸效率和穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)X射線的高靈敏探測(cè)。所制備的可拉伸n型雜化聚合物半導(dǎo)體表現(xiàn)出超高的X射線探測(cè)靈敏度（1.52 × 10⁴μC Gy_air^-1 cm^-2，是報(bào)道的X射線探測(cè)器最高值之一），超低的檢測(cè)限（37.7 nGy_air s^-1，與目前報(bào)道的CH₃NH₃PbBr_3-xCl_x鈣鈦礦單晶的記錄值相媲美），以及優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性（>25%應(yīng)變下拉伸循環(huán)1000次）。此外，他們首次實(shí)現(xiàn)了在3.65 μGy s^-1 低劑量下(約為商業(yè)醫(yī)用胸片X射線診斷劑量的1/12)基于聚合物的X射線成像，這將為開發(fā)高性能和低成本成像系統(tǒng)提供借鑒。文章以“Spatially nanoconfined N-type polymer semiconductors for stretchable ultrasensitive X-ray detection”為題發(fā)表在期刊Nature Communication上。該論文第一作者為博士研究生邊洋爽，共同第一作者為劉凱博士，通訊作者為郭云龍研究員。該研究工作得到了中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所劉云圻院士、上海大學(xué)李喜峰教授和深圳技術(shù)大學(xué)李佳教授等的大力支持以及受到科技部、基金委、中科院、北京魏橋國(guó)科等項(xiàng)目的資助。

  文獻(xiàn)信息

  Spatially nanoconfined N-type polymer semiconductors for stretchable ultrasensitive X-ray detection. Nat. Commun. 13, 7163 (2022).

  文獻(xiàn)鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34968-1

  下載：Spatially nanoconfined N-type polymer semiconductors for stretchable ultrasensitive X-ray detection