适用于3D对象成像的柔性X射线探测器的图示。它由嵌有发光纳米粒子的透明聚合物薄片组成。

X射线成像已广泛应用于医疗保健和法医学等领域，但现有的X射线机无法捕获高分辨率的弯曲三维(3D)对象，而且比较贵。现在，由新加坡国立大学(NUS)化学家领导的国际研究人员团队展示了一种潜在的解决方案，可以通过使用可捕获X射线的纳米晶体来克服这些局限性。

该研究是由福州大学和香港理工大学的合作者进行的，不仅可以用于医疗保健，还可以用于检测电子设备中的缺陷，鉴定有价值的艺术品或在微观范围内检查考古物体。

研究结果发表在2021年2月17日的著名《自然》杂志 上。

一块可检测X射线的橡胶

在当前的机器中，X射线检测器是一个平板，其中每个像素都有自己的集成电路。这使像素笨重并限制了检测器的分辨率。而且，它不能准确地捕获弯曲物体的图像，并且电路也可能变得很热。

由国大化学系的刘晓刚教授领导的研究小组创造了特殊的纳米晶体，它们在暴露于X射线后会发光。这种现象称为持久性放射发光，也被用于发光钟面，但材料不同。

科学家们拿出了一种叫做氟化钠的微小晶体，并将稀土元素铽的原子引入了这些晶体。此过程称为掺杂，通常用于半导体制造中以改变物质的电学性质。然后，他们将改性的纳米晶体嵌入硅橡胶中，从而产生了一种高度灵活的X射线检测器，该检测器可以包裹在3D物体周围。

嵌入晶体的小橡胶比人的头发(直径约30微米)具有更高的分辨率。此外，掺铽纳米晶体对X射线的敏感性增强，并且保持发光超过两个星期。这样可以在加热后的两周内随时恢复记录的图像。研究小组的研究表明，X射线会导致原子位移并产生电子，这些电子会缓慢地“跳跃”通过晶体支架，朝向towards铽离子，从而导致长时间的发光。

研究人员先前已经发现了其他持久性发光磷光体。但是，这些传感器要么对X射线灵敏度低，要么难以在纳米级制造，因此不适合用于灵活的探测器制造。

在其团队的最新成果中，刘教授说：“过去几年，包括我们在内的许多研究小组一直在应对X射线成像方面的挑战。我们报告的技术能为成像高度弯曲的3D对象提供急需的解决方案，并支持即时医疗X射线检测器和灵活的X射线乳腺摄影设备的开发。”