近日，我校化学化工学院、江西省特种光电人工晶体材料重点实验室隋岩教授团队，在无铅杂化钙钛矿多功能材料领域取得重要研究进展。相关研究成果以“Lead-Free Bandgap-Engineered Perovskite with Thermally Activated SHG Switching and Enhanced X-Ray Detection”为题，发表于国际顶级学术期刊《Advanced Functional Materials》（中国科学院大类/小类一区Top期刊，IF2024=19.0）。井冈山大学为第一单位和唯一通讯单位，论文第一作者为我校教师赵海兵博士、李多福博士和硕士研究生陈嘉伟，隋岩教授为通讯作者。
在医疗影像、工业无损检测等领域，X射线探测器是看清世界内部的“眼睛”。然而，传统探测材料或含剧毒铅，或性能单一，限制了其安全应用与发展。研发兼具环境友好、高灵敏度、多功能集成的新材料，是全球科学家面临的重大挑战。面对该挑战，隋岩教授团队另辟蹊径，通过精准的分子工程设计，成功创制了一种新型无铅钙钛矿单晶材料——(t-MCHA)₂CdCl₄。该材料在温度刺激下，材料内部结构会发生重排，导致其电子能带结构发生根本性改变：带宽从室温下的3.08 eV（宽直接带隙）急剧缩小至1.22 eV（窄间接带隙）。这一“带宽跃迁”效应，如同按下一个总开关，同时激活了材料的三大卓越功能：
“越热越灵敏”的X射线探测：带宽变窄使得材料更容易被X射线激发产生电荷。基于此制备的探测器，灵敏度高达294 μC Gy⁻¹ cm⁻²，对微弱射线的探测极限低至83 nGy s⁻¹，远超医疗诊断标准的灵敏度要求。尤为重要的是，其灵敏度随温度升高而增强，打破了常规探测器“怕热”的局限，为在高温等极端环境下稳定工作的探测器开发提供了可能。
“由弱变强”的非线性光学开关：该材料在室温下对特定激光（1064 nm）的非线性光学响应很弱，但升温后响应强度骤增5倍以上，实现了罕见的“低温关闭、高温开启”式光学开关。这种特性在光学信息处理、激光技术等领域具有重要应用前景。
快速可逆的介电响应：材料的介电常数在相变点附近发生锐利突变，且这一变化可随着温度变化循环往复，表现出优异的可逆性和耐久性，适用于高频信号调制等电子器件。
本研究通过精妙的“带宽工程”策略，在单一材料中成功耦合并协同优化了多种物理功能，实现了“1+1+1>3”的效果。这不仅是材料设计思想上的一次突破，也为未来开发集传感、成像、信息处理于一体的智能集成光电芯片奠定了材料基础。研究工作得到了国家自然科学基金(22376085, 22165015, 21661016 和 21361012)等项目的支持。（图文/隋岩 审核/朱玉雯）
文章链接地址：http://doi.org/10.1002/adfm.202521713
