X射线成像已经成为医疗诊断、安全筛查和工业检查中不可或缺的技术。闪烁体是其中的重要光转换材料，负责将透过被测物体的X射线转换为可被相机记录的可见光；其发光效率、响应稳定性等直接影响成像质量。因此，开发高性能闪烁体是提升X射线成像能力的重要途径。近年来，有机-无机杂化金属卤化物（OIMHs，A_mBX_n）因具有丰富的晶体结构和优异的自陷激子（STE）发光特性，在新型X射线闪烁材料领域受到广泛关注。然而，传统研究主要依赖组分调控，往往导致多种结构和电子因素同时变化，使晶体结构与闪烁发光性能之间的内在关联难以厘清。

近日，中国科学院理化技术研究所郑金晓、孙承华等人从凝聚态结构化学角度出发，提出了一种环境调节的晶体结构重构策略，制备出兼具高效闪烁与光学状态可调特性的OIMHs闪烁体。通过控制晶体生长环境，该团队实现了同一前驱体体系中无机发光单元的可控重组，获得了三种组成相近但结构不同的零维单晶，三种晶体分别为具有二聚体结构的(C₉H₁₃N₂O)₄In₂Cl₁₀:Sb³⁺(Crystal 1)，具有孤立八面体结构的(C₉H₁₃N₂O)₂(H₅O₂)InCl₆:Sb³⁺(Crystal 2)，及具有混合配体八面体结构的(C₉H₁₃N₂O)₄(InCl₆)[InCl₄(H₂O)₂]:Sb³⁺(Crystal 3)，无机配位结构的变化使三种晶体呈现出不同的激发态弛豫过程，实现了从绿色到红色的可调STE发光 (图1)。

图1. 环境调控晶体结构重构及其可调自陷激子发光。

实验表征与理论计算表明，三种晶体的发光行为受A位阳离子、无机配位单元[BX_n]及X位配位环境的协同调控。其中，[BX_n]组态决定晶格畸变程度和电子-声子耦合程度，A-[BX_n]相互作用影响晶格刚性，X位配位环境进一步调节激发态能量分布与辐射弛豫过程，上述结果揭示了不同结构层级对发光过程的影响，建立了晶体结构与闪烁性能之间的内在联系(图2)。三种晶体表现出优异且互补的闪烁性能，其中最高X射线光产额达到27,522 photons MeV⁻¹，高透明晶体的X射线成像空间分辨率达到为24 lp mm⁻¹，展现出良好的X射线探测与高分辨成像能力。

图2. 三种晶体的潜在发光机制。

作者表示，进一步研究发现，三种晶体可在酸、湿度、加热和乙醇等外界刺激下发生可逆结构转变，并伴随绿色、黄色和红色发光状态的可逆切换。基于这一特性，研究团队实现了可编程光学加密，并搭建了概念验证型智能X射线成像平台，使材料在完成X射线成像的同时，能够感知环境变化并反馈自身状态。使闪烁材料由传统的被动辐射转换介质拓展为兼具环境感知、状态反馈和成像功能的智能材料，为可重构闪烁体的设计及未来智能X射线成像系统的发展提供了新的思路。

图3.结构可重构闪烁体的高分辨X射线成像、可编程光学加密及智能环境感知系统演示。

这一成果近期以“Environment-Regulated Crystal-Structure Reconfiguration of Hybrid Halide Scintillators Enables Tunable STE Emission Toward Intelligent X-Ray Imaging”为题发表在《德国应用化学》期刊上（Angew. Chem. Int. Ed., 2026, DOI: 10.1002/anie.4761895）。

（摘自中国科学院理化技术研究所）