高能射线的捕获承担着理解宇宙起源的关键任务，这一过程强烈依赖于以水相液体闪烁体为代表的高灵敏探测器。与固体闪烁体相比，水相液体闪烁体具有高度灵活的可扩展性、低水平的放射性本底背景、较强的抗辐射能力等优势。但其较低的光子产额限制了其应用。近年来，金属卤化物钙钛矿纳米颗粒凭借着较高X射线吸收系数、高荧光量子效率和较高光子产额，在间接型辐射射线探测应用领域表现出很好的应用潜力。然而，稳定且高光子产额的水相金属卤化物钙钛矿液体闪烁体的可控制备及其辐射探测的研究仍然具有很大的挑战性。

图1. 水相金属卤化物钙钛矿液体闪烁体的合成与光谱性能。图片来源：Adv. Mater.

近日，中山大学王静教授团队和重庆邮电大学马崇庚、广州医科大学李杨等人合作，利用空位抑制剂聚乙二醇在低温环境下制备了水相金属卤化物钙钛矿液体闪烁体，该材料具有宽谱带可调的发射（420-680 nm）、高荧光量子效率（红色：88.1%；绿色：96%；蓝色：81.8%）和较强的水稳定性（红色>7天；绿色>100天；蓝色>30天）。该水相金属卤化物钙钛矿液体闪烁体的光学性能超过了现有文献已报道的水相金属卤化物钙钛矿（图1）。与传统商业水性液体闪烁体相比（光产额约为585光子/MeV），该水相金属卤化物钙钛矿液体闪烁体在室温和低温下的光产额分别为3058光子/MeV和8037光子/MeV。基于水溶液形状/尺寸的高度可扩展性，该水相金属卤化物钙钛矿液体闪烁体在可定制的容器中表现出强大的辐射稳定性（23 mGy/s），为近360 广角辐射检测的发展提供了新的思路（图2）。

图2. 水相金属卤化物钙钛矿液体闪烁体的辐射探测性能。图片来源：Adv. Mater.

相关研究成果“Aqueous-Based Inorganic Colloidal Halide Perovskites Customizing Liquid Scintillators”发表在国际期刊Advanced Materials上（DOI: 10.1002/adma.202304743）。

（摘自中山大学化学学院）