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近日合作，華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周博教授團(tuán)隊(duì)在上轉(zhuǎn)換發(fā)光顏色動(dòng)力學(xué)調(diào)控上取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以“Manipulating energy migration in nanoparticles toward tunable photochromic upconversion”為題發(fā)表在國(guó)際著名期刊Nat. Commun.上深刻變革。

稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料表現(xiàn)出優(yōu)異的發(fā)光學(xué)性質(zhì)結論，在諸多前沿領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。近期研究發(fā)現(xiàn)質生產力，能量遷移過(guò)程設(shè)計(jì)在上轉(zhuǎn)換發(fā)光調(diào)控方面具有獨(dú)*優(yōu)勢(shì)適應性強。然而，對(duì)于典型的敏化劑/激活劑共摻材料體系而言處理，能量遷移的發(fā)生及其與能量傳遞等其他過(guò)程的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系尚未得到深入研究建設。而且能量遷移在時(shí)間尺度上會(huì)與其他過(guò)程同時(shí)發(fā)生在此基礎上，導(dǎo)致普通方法或材料設(shè)計(jì)難以將其區(qū)分并挑選出來(lái)助力各行。因此，如何獲得能量遷移的規(guī)律以及實(shí)現(xiàn)對(duì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光顏色動(dòng)力學(xué)調(diào)控是稀土發(fā)光領(lǐng)域的一項(xiàng)挑戰(zhàn)性課題自主研發。

近日確定性，華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周博教授團(tuán)隊(duì)提出了一種研究微觀尺度能量遷移過(guò)程的新策略。通過(guò)構(gòu)建界面能量傳遞IET（Interfacial Energy Transfer）調(diào)控的核殼納米結(jié)構(gòu)和能量輸運(yùn)過(guò)程設(shè)計(jì)損耗，成功觀測(cè)到敏化劑/激活劑共摻上轉(zhuǎn)換體系的能量遷移特性講故事，并通過(guò)定義特征參量（γEM）描述了能量遷移和能量傳遞的競(jìng)爭(zhēng)。該模型以常規(guī)的NaYF4:Yb/Er作為研究對(duì)象性能穩定，以NaYF4:Nd為吸收808 nm敏化光的殼層全面革新，通過(guò)設(shè)計(jì)NaYF4:Yb/Tm探測(cè)能量遷移。Tm3+的發(fā)光變化反映了NaYF4:Yb/Er中間層里Yb3+→Yb3+能量遷移和Yb3+→Er3+能量傳遞的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系情況正常，并進(jìn)一步采用蒙特卡洛模擬驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)論行業分類。此外，該模型通過(guò)時(shí)域調(diào)控可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換光色調(diào)控提高鍛煉。本研究促進(jìn)了上轉(zhuǎn)換動(dòng)力學(xué)過(guò)程的深入理解發展邏輯，為操控納米結(jié)構(gòu)中的能量輸運(yùn)和調(diào)控發(fā)光顏色提供了新方法，在邏輯運(yùn)算和信息安全等方面展示出應(yīng)用潛力有所提升。

圖1：能量輸運(yùn)研究的概念模型

圖2：敏化劑/激活劑共摻體系中能量遷移研究

圖3：非穩(wěn)態(tài)激發(fā)光色調(diào)控

圖4：前沿應(yīng)用

本文通過(guò)IET介導(dǎo)的納米核殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究了能量遷移和能量傳遞的競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程聽得進。敏化劑/激活劑共摻體系中存在能量遷移和能量傳遞的激烈競(jìng)爭(zhēng)新的力量，可通過(guò)摻雜濃度、殼層厚度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等精細(xì)調(diào)控動(dòng)力學(xué)過(guò)程便利性，為上轉(zhuǎn)換光色時(shí)域調(diào)控提供了重要方法全面展示。本文的研究結(jié)果有助于推動(dòng)納米尺度光物理過(guò)程的基礎(chǔ)研究，對(duì)于研發(fā)下一代非線性光電器件具有重要借鑒意義深刻認識。

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本文中穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)上轉(zhuǎn)換光譜測(cè)試使用卓立漢光公司的OmniFluo990穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜測(cè)試得到結構，激發(fā)光源為980、808聽得懂、 1530 nm激光器應用優勢。OmniFluo990為模塊化搭建結(jié)構(gòu)，通過(guò)搭配不同的光源全方位、檢測(cè)器和各類(lèi)附件高效節能，為紫外/可見(jiàn)/近紅外發(fā)光測(cè)試提供綜合解決方案，也為稀土上轉(zhuǎn)換材料的光色時(shí)域調(diào)控研究提供有利工具大局。

【作者簡(jiǎn)介】

周博新創新即將到來，男，華南理工大學(xué)教授有序推進、博士生導(dǎo)師設施，國(guó)*級(jí)人才計(jì)劃入選者。課題組致力于稀土發(fā)光應(yīng)用基礎(chǔ)研究堅定不移，在上轉(zhuǎn)換發(fā)光物理機(jī)制組合運用、多光子過(guò)程調(diào)控、微觀尺度離子相互作用迎難而上、智能發(fā)光材料設(shè)計(jì)積極、光子器件等方面取得系列創(chuàng)新性成果，迄今以第一作者/通訊作者在 Nat. Photon.堅持先行、Nat. Nanotech.產業、Nat. Commun.、Adv. Mater.情況較常見、Angew. Chem. Int. Ed.可持續、Nano Lett.、Chem. Soc. Rev.等著名期刊發(fā)表SCI收錄論文80余篇體製，在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議做大會(huì)/主題/邀請(qǐng)報(bào)告40余次構建，主持國(guó)家自然科學(xué)基金等多項(xiàng)。

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