铜(I)碘团簇闪烁体可逆结构转化及其信息防伪应用研究取得新进展

环境变化导致金属团簇闪烁体的结构转化及其产生的光物理性质转换是研究其内在闪烁发光动态机制的关键，单晶X射线衍射法为阐明“晶体到晶体”原子构象动力学转变提供重要研究手段。然而，目前很少研究关注这一问题。因此，探索金属团簇闪烁体结构转变与发光调制之间的关系仍然是一项挑战。

闽都创新实验室/中国科学院福建物构所郑发鲲和郭国聪团队聚焦铜(I)碘团簇闪烁材料，设计并合成了两种具有可逆结构转变能力的铜(I)碘团簇1和2。研究表明，团簇1在二氯甲烷中可自发转化为团簇2，而通过向2中添加乙腈又可恢复为团簇1，其发光颜色在蓝色与橙色之间可逆切换，展现出优异的溶剂响应特性。

团队对两者的光物理性质进行了系统研究，团簇1在室温下的光致发光量子产率（78.97%）高于团簇2（65.69%），且两者都显示出热激活延迟荧光（TADF）特征；团簇1和2的单线态-三线态能级差（ΔEST）分别为0.0453 eV和0.0601 eV，表明两者均能发生高效的反向系间窜越（RISC）过程。结合Hirshfeld表明分析和态密度分析，孤立离子单元之间的强非共价相互作用介导的空间电荷转移促进了团簇1的RISC过程和高效的TADF。

通过两种材料的X射线探测能力的评估，团簇1表现出更强的辐射发光（RL）响应，其光产额高达14832 photons/MeV，高于商用闪烁体BGO（约8000 photons/MeV），检测限低至22.49 nGy/s，比X射线诊断中使用的典型剂量率（5.5 μGy/s）低近245倍；基于团簇1制备的闪烁薄膜在X射线成像中实现了高达16 lp/mm的空间分辨率，展现出优异的成像能力。

铜(I)碘团簇闪烁体的闪烁性能及其成像研究

此外，基于1和2溶剂驱动的可逆结构转变与发光转换特性，研究团队还构建了一种多级信息加密系统。通过将三种发光状态分别编码为“0”、“1”、“2”三种信号，实现了对26个字母及符号“@”的动态加密与解密，显著提升了信息存储与防伪的安全性。

基于团簇1和2构建的多级信息加密系统

该研究不仅加深了对溶剂驱动金属团簇结构依赖发光的认识，而且为铜(I)碘团簇在辐射探测、医学成像和动态光学信息安全技术中的应用开辟了新途径。相关工作以《Noncovalent Interaction-Mediated Space Charge Transition Facilitated Isolated Copper(I)-Iodide Clusters: Enabling High-Resolution X-Ray Imaging and Dynamic Encryption》为题，发表在国际化学类顶刊Aggregate上（DOI: 10.1002/agt2.70286），论文第一作者为硕士研究生高兆兴，通讯作者为王文飞博士（青岛大学）、郑发鲲研究员和郭国聪研究员。该研究受到国家自然科学基金（21971240，22271283）和山东省自然科学基金（ZR2025QC1361）资助。

文章链接：https://doi.org/10.1002/agt2.70286

（郑发鲲团队 供稿）