有机-无机杂化金属卤化物（OIMHs）因其独特的晶体结构和优异的光电性能，在固态照明、X射线闪烁体等领域展现出巨大潜力。相对于金属卤素阴离子，有机阳离子对其结构和性能的拓展起着关键性的作用。然而，以往已报道的大量结构高度依赖商品化有机阳离子，可选择的种类有限，这极大制约了新材料的创制。虽然预合成有机阳离子是一种替代方案，但会增加合成步骤、降低整体效率。因此，开发一种能够在晶体生长过程中原位生成目标有机阳离子的高效方法，是该领域亟待突破的关键科学问题。
针对上述问题，团队巧妙地将经典的有机Menshutkin反应，即叔胺或叔膦与卤代烷烃发生亲核取代反应生成季铵盐或季鏻盐的过程，与溶剂热晶体生长过程相结合，利用所得到的通用结晶平台，研究团队成功合成了35例具有新颖结构OIMHs，涵盖了Mn、Zn、Sb等多种金属中心，以及N-杂环、膦等多种亲核试剂，展现了该策略极强的普适性。团队通过精巧的结构设计，还实现了OIMHs中的有机阳离子的个性化定制。其中化合物Py-2展现出卓越的X射线闪烁性能，达到60,000 photons/MeV，是商业闪烁体LuAG:Ce（~25,000 photons/MeV）的2.4倍。最低可检测X射线剂量率低至138.52 nGy/s，远低于医学成像标准（5.5 μGy/s）。通过将Py-2与PDMS复合制备的柔性闪烁体屏，实现了12.77 lp/mm的高空间分辨率X射线成像，分辨率优于CsI:Tl（10 lp/mm）和CsPbBr3（9.8 lp/mm）等材料。该研究不仅显著丰富了OIMHs合成的原位反应方法库，更为构建具有定制化分子结构和优异功能特性的OIMHs材料提供了一种通用且高效的策略。该研究成果以“Unlocking Organic Cation Diversity in Metal Halides via Concurrent Crystal Growth and Menshutkin Reaction With Demonstrated Scintillation.”为题发表于国际知名期刊《Angewandte Chemie International Edition》（中科院1区TOP期刊）上。
福建师范大学化学与材料学院为第一单位，我院2023级硕士研究生林芝为第一作者，我院陈瑾副教授、杜克钊教授为通讯作者。该工作还得到了华南理工大学夏志国团队在性能表征上以及中国科学院大学福建物质结构研究所黄小荥团队在结构解析上的大力支持。并得到了国家自然科学基金，福建省自然科学基金以及结构化学全国重点实验室开放基金的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.9721346
(化学与材料学院)