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这篇综述聚焦具有聚集诱导发光（AIE）的闪烁体。AIE 闪烁体经合理设计与制备，能克服传统无机和有机闪烁体的缺陷。文章从分子层面分类阐述其发光机制、构建策略、结构 - 性能关系，还介绍了相关应用，为深入了解该领域提供重要参考。
一、引言
闪烁体在现代科技中占据着极为关键的地位，在医疗健康、国防安全以及环境监测等诸多领域都发挥着不可替代的作用。例如在医疗诊断里，闪烁体用于 X 光成像、正电子发射断层扫描（PET）等设备，帮助医生清晰地观察人体内部结构，准确判断病情；在国防方面，可用于探测放射性物质，保障国家安全；在环境应用中，能检测环境中的放射性污染，守护生态环境。
然而，就像其他众多的光电子材料一样，闪烁体也面临着一个棘手的难题 —— 聚集导致的猝灭现象。当闪烁体处于聚集状态时，其发光能力会显著减弱，这直接造成了光致发光量子产率降低、光输出量减少以及成像分辨率变差等一系列问题。这些问题就如同层层枷锁，严重阻碍了闪烁体的进一步发展和广泛应用。
幸运的是，随着聚集科学的不断进步，尤其是聚集诱导发光（AIE）材料的出现，为解决这些问题带来了新的曙光。通过巧妙地改进分子设计和构建策略，闪烁体能够被赋予 AIE 特性，这不仅可以提升其性能，还能为其引入全新的光电子特性，为高性能、多功能闪烁体的研发开辟了新的道路。
二、闪烁体概述
闪烁体是高能量辐射探测器的核心部件，在高能物理、无损检测、放射化学以及医学诊断等多个重要领域都有着广泛的应用。
在高能物理研究中，科研人员利用闪烁体来探测高能粒子的轨迹和能量，从而深入了解微观世界的奥秘；在无损检测领域，通过闪烁体可以检测材料内部的缺陷，保障材料的质量和安全性；在放射化学实验里，闪烁体用于监测放射性物质的衰变过程；在医学诊断方面，它是各种影像学检查的关键部分，为疾病的诊断提供重要依据。
三、具有 AIE 特性的闪烁体分类及相关机制
（一）荧光闪烁体
荧光闪烁体是具有 AIE 特性的闪烁体中较为常见的一类。其 AIE 特性主要源于分子结构的特殊设计。当分子处于分散状态时，分子内的某些基团能够自由转动，能量以非辐射的形式耗散，导致发光较弱。而在聚集状态下，分子内基团的转动受到限制，非辐射能量耗散途径被抑制，从而使得发光强度显著增强。
从构建策略来看，科研人员通常会在分子结构中引入具有刚性结构的基团，增强分子在聚集态下的稳定性，进一步提升 AIE 效果。这种结构上的调整对荧光闪烁体的性能有着至关重要的影响，它直接决定了荧光闪烁体的发光效率和稳定性。例如，某些特定结构的荧光闪烁体在高能量辐射下，能够产生更明亮、更稳定的荧光信号，为精确的检测提供了有力支持。
（二）热激活延迟荧光闪烁体
热激活延迟荧光（TADF）闪烁体是基于热激活延迟荧光机制工作的。在这类闪烁体中，分子能够吸收高能量辐射并将其转化为激发态。处于激发态的分子通过热激活过程，从三重态跃迁回单重态，产生延迟荧光。
TADF 闪烁体的构建策略侧重于选择合适的分子结构，以实现高效的三线态 - 单线态转换。分子结构中的电子给体和受体部分的合理设计至关重要，它们之间的相互作用强度和电荷转移效率会直接影响 TADF 闪烁体的性能。当电子给体和受体的结构匹配良好时，能够有效促进电荷转移，提高三线态 - 单线态转换效率，进而提升闪烁体的发光效率和光输出量。
（三）金属簇闪烁体
金属簇闪烁体是由金属原子通过特定的化学键结合形成的簇状结构。这些金属簇具有独特的电子结构和光学性质，在高能量辐射下能够产生强烈的发光。
金属簇闪烁体的构建策略主要围绕金属原子的选择和配体的设计展开。不同的金属原子具有不同的电子构型，会影响金属簇的发光特性。而配体则可以调节金属簇的电子云分布和稳定性，进而优化其发光性能。例如，选择合适的配体与金属原子结合，可以增强金属簇在聚集态下的稳定性，提高其发光效率。同时，金属簇闪烁体的结构 - 性能关系也非常复杂，金属簇的大小、形状以及金属原子之间的相互作用都会对其发光性能产生影响。
（四）有机 - 无机杂化闪烁体
有机 - 无机杂化闪烁体结合了有机材料和无机材料的优点。有机部分通常具有良好的柔韧性和可加工性，无机部分则具有较高的稳定性和发光效率。通过将有机和无机部分进行合理的组合，能够制备出性能优异的闪烁体。
在构建有机 - 无机杂化闪烁体时，需要考虑有机和无机部分之间的相互作用方式。常见的相互作用包括化学键合、氢键作用等。这些相互作用不仅影响杂化闪烁体的结构稳定性，还会对其发光性能产生重要影响。例如，通过化学键合将有机和无机部分紧密连接，可以提高能量传递效率，增强闪烁体的发光强度。有机 - 无机杂化闪烁体的结构 - 性能关系较为复杂，有机和无机部分的比例、排列方式以及界面相互作用等因素都会对其性能产生影响。
（五）金属 - 有机框架闪烁体
金属 - 有机框架（MOF）闪烁体是一类由金属离子和有机配体通过配位键自组装形成的多孔材料。其独特的结构赋予了闪烁体许多优异的性能。
MOF 闪烁体的构建策略主要是通过选择合适的金属离子和有机配体，设计不同的拓扑结构，以实现特定的功能。金属离子和有机配体的种类和结构会影响 MOF 闪烁体的孔径大小、比表面积以及发光性能。例如，某些具有特定结构的 MOF 闪烁体能够对特定的分子或离子产生选择性识别和响应，在生物传感和环境监测等领域具有潜在的应用价值。MOF 闪烁体的结构 - 性能关系也受到多种因素的影响，如金属离子与配体的配位模式、框架的稳定性等。
四、AIE 闪烁体的应用
基于不同的分子结构和光电子特性，AIE 闪烁体在多个领域展现出了巨大的应用潜力。
在医学诊断方面，AIE 闪烁体可用于开发新型的影像学检查方法。由于其具有较高的发光效率和良好的生物相容性，能够在体内产生清晰的荧光信号，有助于提高疾病早期诊断的准确性。例如，在肿瘤检测中，利用 AIE 闪烁体标记肿瘤细胞，通过荧光成像技术可以更精确地定位肿瘤的位置和大小，为后续的治疗提供重要依据。
在辐射探测领域，AIE 闪烁体凭借其优异的性能，能够更灵敏地检测放射性物质。无论是在环境放射性监测，还是在核设施的安全检测中，都能发挥重要作用。它可以快速、准确地检测到微量的放射性物质，保障人们的生命安全和环境健康。
此外，在光电子器件领域，AIE 闪烁体也具有广阔的应用前景。例如，可用于制备高性能的发光二极管（LED）、激光器等光电器件，提高这些器件的发光效率和稳定性，为光电子产业的发展注入新的活力。
五、总结与展望
具有聚集诱导发光（AIE）的闪烁体通过合理的分子设计和制备技术，成功克服了传统无机和有机闪烁体的诸多缺陷，展现出了新颖的光电子特性和卓越的性能，在众多领域都有着广泛的应用前景。
然而，目前 AIE 闪烁体的研究仍面临一些挑战。例如，部分 AIE 闪烁体的制备工艺较为复杂，成本较高，限制了其大规模生产和应用；在一些极端环境下，AIE 闪烁体的稳定性还需要进一步提高。未来的研究可以朝着优化制备工艺、降低成本的方向发展，同时加强对 AIE 闪烁体在不同环境下性能稳定性的研究。
随着科技的不断进步和研究的深入，相信 AIE 闪烁体将会在更多领域得到应用和拓展，为生命科学、医学、材料科学等多个学科的发展做出更大的贡献，推动相关领域不断向前迈进。
