基于聚氧金属酸盐的金属有机框架（MOF）作为高灵敏度且稳定的X射线探测器，用于成像应用

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Polyoxometalate-Based MOF as a Highly Sensitive and Stable X-ray Detector for Imaging

本研究设计并制备了BW12-CuII-MOF新型X射线探测器，通过Cu-O键实现阴、阳离子间高效电荷迁移，载流子迁移率达4.80 cm2/V·s，暗电流漂移低至1.2×10?1? A·cm?1·V?1·s?1，在80 kV X射线辐照下灵敏度达9832 μC·Gy?1·cm?2，且长期稳定性良好。

　　

摘要

近年来，基于多金属氧酸盐（POMOFs）的金属-有机框架在X射线检测领域展现出广阔的应用前景。然而，由于相关研究仍处于起步阶段，目前尚不清楚如何通过有效连接多金属氧酸盐（POMs）和金属-有机框架（MOFs）来有效分离X射线诱导的载流子。在这里，我们设计并制备了一种新型的POMOF BW₁₂-Cu^II-MOF基X射线探测器，用于实现稳定且灵敏的X射线检测与成像。在BW₁₂-Cu^II-MOF结构中，[BW₁₂O₄₀]^5?与[Cu(2,2′-bipy)₂]²⁺之间的Cu─O配位键不仅促进了阴离子和阳离子之间的电荷转移，使得空穴载流子的迁移率（μ_h）高达4.80 cm² V^?1 s^?1，同时有效减少了离子迁移和暗电流，使得暗电流漂移值低至1.2 × 10^?18 A cm^?1 V^?1 s^?1。最终，制备的BW₁₂-Cu^II-MOF晶片器件表现出优异的X射线检测性能，在80 kV X射线照射下，电场为200 V mm^?1时，其检测灵敏度高达9832 μC Gy_air^?1 cm^?2，最低可检测剂量率为120 nGy_air s^?1。此外，这种POMOF BW₁₂-Cu^II-MOF作为X射线检测的潜在候选材料，还具有良好的X射线成像能力和长期操作稳定性，在空气中暴露6个月后仍无性能下降。

图形摘要

我们制备了一种基于POMOF BW₁₂-Cu(II)-MOF的X射线探测器，用于成像。[BW₁₂O₄₀]^5?与[Cu(2,2′-bipy)₂]²⁺之间的Cu─O配位键不仅促进了电荷转移，还有效减少了离子迁移。制备的BW₁₂-Cu(II)-MOF晶片器件在X射线检测和成像方面表现出优异的性能，灵敏度高达9832 μC Gy_air^?1 cm^?2

利益冲突

作者声明没有利益冲突。