用户速递 | 华南理工大学周博教授团队NC：界面能量传递时空调控上转换发光

来源：北京卓立汉光仪器有限公司分类：商机 2024-07-12 12:00:10 22阅读次数

近日，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室周博教授团队提出了一种基于界面能量传递（IET）的概念模型，在时间和空间维度上实现了上转换发光动力学过程调控与光色动态调节。今天小编为大家分享该研究成果，希望对您的科学研究或工业生产带来一些灵感和启发。

应用方向：上转换发光，光色动态调控，光色多模调控，多维光信号识别

正文

光子上转换动态调控为稀土掺杂上转换发光材料的光色输出提供了一种新的解决方案，在稀土发光材料应用基础研究方面具有重要意义。然而，目前具备动态调控上转换发光颜色的材料体系通常通过交叉弛豫等过程实现，由于上述光色转变过程中伴随着稀土离子的发光猝灭过程，会无可避免地抑制发光强度及量子效率。另一方面，虽然多层核壳结构纳米粒子也能实现光色动态调节，但是其复杂的结构设计、激发模式设计以及不同发光中心之间复杂的能量过程等问题增加了材料制备以及实际应用的难度。因此，如何实现单发光中心的高效上转换发光颜色动态调控是本领域面临的一项挑战。

针对上述科学问题，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室周博教授团队提出了一种基于界面能量传递（IET）的概念模型，在时间和空间维度上实现了上转换发光动力学过程调控与光色动态调节。该工作以“Spatiotemporal control of photochromic upconversion through interfacial energy transfer”为题发表在著名期刊Nature Communications上。

周博教授团队通过在NaErF₄:Ho(0.5?mol%)@NaYbF₄@NaYF₄纳米结构中设计Yb亚晶格敏化层，可有效提高对激发能量的吸收和利用，进而增强上转换发光。进一步研究表明，在纳米尺度上精确调节Er和Yb亚晶格界面处的相互作用，可精确调节Er³⁺→Yb³⁺反向能量传递，进一步提升发光强度和量子效率。与NaErF₄@NaYF₄纳米粒子对照样相比，调控后的样品发光强度、量子效率均大幅提升。此外，研究也发现微量掺杂Ho³⁺对调节Er³⁺红光动力学过程具有促进作用，Er和Yb亚晶格的界面能量传递可改变Er³⁺发光能级布居速率。因此通过提高激发功率密度或减小激发脉宽，实现了发光颜色的动态转变（红→绿）；而且，由于Er³⁺红光能级寿命较长，短脉宽激发下样品发光颜色也随时间发生变化（绿→红）。上述多模式响应的发光性质在光学信息防伪识别、速度探测等方面展现了重大应用潜力。本项研究为稀土上转换发光材料的多功能设计和光色动态调控提供了新的思路。