有机金属卤化物发光晶体材料在X射线闪烁体成像、LED等领域展现出巨大的应用潜力。基于铜(I)的金属卤化物因其高效的自俘获激子（STE）发射而成为极具前景的发光体。然而，STE发射的辐射效率主要由结构畸变决定，这使得精确控制这种畸变以实现最佳发光效果变得十分困难。在此，受对称性破坏原理的启发，居佃兴副教授与李慧芳教授合作，通过混合配体工程开发了一种通用的非对称结构转换策略，以调节结构畸变并增强分子内电荷转移，从而提高辐射性STE发射。机理研究表明，这种混合配体方法有效地调整了键长和角度，增强了结构畸变，同时促进了电荷转移，从而提高了发光性能。通过优化结构畸变，(C8H20N)1(C12H28N)1Cu4Br6晶体的发射效率提高了138%，其光致发光量子产率（PLQY）接近100%。因此，辐射发光增强了187%，达到了LYSO发光的2.67倍。由于这种显著的辐射发光性能提升，大面积的(C8H20N)1(C12H28N)1Cu4Br6单晶薄膜展现了出色的X射线成像性能，空间分辨率超过了29 lp/mm。这项工作将混合配体工程确立为一种有效的结构不对称设计方法，并展示了该材料在先进辐射检测和成像方面的潜力。相关成果以“Mixed-Ligand-Induced Crystal Symmetry Breaking and Lattice Distortion in Hybrid Cu(I) Halides for Near-Unity Quantum Yield Scintillators”为题发表在国际著名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上（Angewandte Chemie International Edition, 2025, e19379,https://doi.org/10.1002/anie.202519379）。
图1.混合配体诱导有机金属卤化物晶体晶格畸变增强其辐射发光
居佃兴副教授与李慧芳教授团队进一步合作将该种方法应用于有机锰基卤化物晶体材料。通过将混合有机阳离子策略与三重协同晶体生长策略相结合，有机分子与无机框架之间的相互作用得到增强的同时，成功生长出英寸大小的TMA1TEA1MnBr4单晶薄膜，实现了辐射发光和X射线成像分辨率的双重提升。正如预期的那样，TMA1TEA1MnBr4晶体展现出最高的辐射发光性能。机理研究表明，混合配体策略有效地增强了目标相互作用，从而导致锰离子上电荷分布的增强。正是由于这一原因，TMA1TEA1MnBr4单晶在X射线下的相对光输出达到了155%的LYSO，约为TEA2MnBr4（58% LYSO）和TMA2MnBr4（50% LYSO）的2.7倍和3.1倍。TMA1TEA1MnBr4单晶薄膜展现出了30.70 lp/mm−1的空间分辨率，超过了大多数商业和多晶薄膜闪烁体，证实了其在高分辨率X射线成像方面的巨大潜力。相关成果以“Mixed-Ligand Strategy to Enhance Radioluminescence of Inch Size Hybrid Manganese (II) Halides Single Crystal Film for High-Resolution X-Ray Imaging”为题发表在光学TOP期刊Laser & Photonics Reviews上（Laser & Photonics Reviews, 2025, e01146, https://doi.org/10.1002/lpor.202501146）。
图2.混合配体增强Mn-基金属卤化物晶体辐射发光
除此之外，居佃兴副教授联合郑州大学王玲瑞教授，郭海中教授及吉林大学邹勃教授，深入研究双金属卤化物发光晶体在极端刺激条件下的光学和物理特性。双金属卤化物兼具单金属卤化物和多金属体系的优点，能够实现可调的发光效果、高效率和稳定性，适用于光电子学领域。基于此，我们设计了一种新型双金属卤化物—(C8H20N)4MnBiCl9，并研究了其在极端刺激条件下的光学和物理特性。在高达10.0 GPa的压力下，其发光颜色从蓝色（常温）变为红色，且在较低温度下强度增加。在1.8 GPa时，实现了高达58%的高光致发光量子产率（PLQY），比常温高出5倍以上。在常压下，观察到在130 - 470 K范围内有强烈的发光响应，显示出对压力和温度的双重响应特性。压力引起的[BiCl5]2−和[MnCl4]2−多面体的变形以及单位间距离的减小，增强了能量转移，从而产生了更强的发光和颜色变化。这些特性突显了其在极端环境中用于信息加密、光学传感和系统校准的潜力。相关成果以“Dual-stimuli tunable multi-color emission and energy transfer in a manganese bismuth bimetallic halide”为题发表在国际著名期刊Matter上（Matter, 2025, 102520, DOI: 10.1016/j.matt.2025.102520）。上述研究均获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的资助。
图3. (C8H20N)4MnBiCl9晶体在高压领域的应用研究
