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长余辉发光材料研究取得重要进展

时间:2016-04-18 14:46      发布人:廖燕菲      阅读:273

长余辉发光材料,也叫蓄光材料,能够在外场作用停止后持续发光几分钟甚至几天,是一种具有延迟发光效应的发光材料。迄今为止,长余辉发光材料已经被广泛应用在应急照明、显示及装饰等领域。近年来作为生物成像材料,由于其具有成像时无需再激发,可实现大面积高信噪比的成像,引起了普遍关注。但是发光机理方面还有不少悬而未决的问题需要解决,另外在高性能长余辉材料特别时生物透明窗口的长余辉材料的设计开发尚处在起步阶段。

发光材料与器件国家重点实验室的李杨博士(合作导师:邱建荣)近年来开展了系统的新型长余辉材料的设计和合成研究。首次实现了Mn4+和Bi2+等全新离子掺杂的生物透明窗口的长余辉发光材料。提出了通过配位场调控实现了Cr3+掺杂的锡酸盐材料的长余辉激发和发射波长的大范围调控。研究成果发表在NPG Asia Materials 上。

生物第二窗口(1050-1350纳米)具有比生物第一窗口更强的近红外光渗透性,可以提高生物光学成像的信噪比和灵敏度。他们从基质晶体结构、配位构型及局部微化学特征、活性离子能级特性以及传能机制出发,通过杂化配位网络打通了原本断裂的能量传递通道,实现了Cr3+和Nd3+共掺ZnGa2O4尖晶石的生物第二窗口的长余辉发光。固态核磁共振研究表明,这种现象源于Cr3+-Ga3+离子对、Nd3+-Ca2+离子对的晶格匹配以及Nd3+-Zn2+离子对的晶格失配。通过实现Zn1-xCaxGa2O4固溶体,使原本彼此独立的两种配位网络相互渗透,改变了Cr3+和Nd3+离子附近的晶格畸变方式,从而实现了Cr3+-Nd3+离子间能量传递,获得Nd3+的1064纳米的近红外长余辉。该研究为新型长余辉材料的设计提供了研究思路。该研究成果发表在Scientific Reports [6,20275,(2016)]上。

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Cr3+-Ga3+离子对、Nd3+-Ca2+离子对的晶格匹配以及Nd3+-Zn2+离子对的晶格失配;Zn1-xCaxGa2O4固溶体,使原本彼此独立的两种配位网络相互渗透,改变了Cr3+和Nd3+离子附近的晶格畸变方式。

研究团队在长余辉发光材料方面的系列成果产生了一定的影响,应邀在国际长余辉以及光激励发光材料讨论会上作了大会报告。另外他们应邀在Chemical Society Reviews撰写了一篇综述[DOI:10.1039/C5CS00582E,(2016)]。从长余辉材料的制备方法、余辉机理、表征技术、材料种类及应用领域等方面进行了全面论述,并对未来发展方向进行了展望。