稀土非线性发光动力学的再认识和低密度激发下高效发光的实现

【作者】 张宏； 涂浪平； 吴可凡； 袁君；

【机构】 van ’t Hoff Institute for Molecular Sciences, University of Amsterdam； 吉林大学材料科学与工程学院；

【摘要】 掺杂稀土纳米发光材料有着非常广泛的应用前景。尤其是本世纪以来蓬勃开展的稀土非线性研究,包括上、下转换的发光材料探索取得了重要进展。然而,迄今为止,其应用,无论在生物医学领域,还是在可持续发展领域受到其发光效率的极大限制。这个状况对稀土研究领域提出了重要的课题,即抑制这些材料的发光效率的瓶颈到底是什么?我们对稀土纳米材料的发光动力学过程的理解是否正确与足够清楚?针对这些问题,近些年来我们团队利用我们在限域体系发光动力学的研究基础,通过理论模拟,纳米结构设计和先进的时间/空间分辨的光谱实验对稀土纳米材料的发光动力学过程进行了详细解析。有别于普遍认为的表面淬灭主导的发射能级的消布局的图像,我们的研究结果表明普遍存在的交叉弛豫过程是稀土非线性发光的最重要的抑制因素。这个理解为我们探索高效稀土非线性发光材料和纳米结构提供了新的维度和可能性。我们利用温度成功调节了交叉驰豫的作用,得到了在低激发密度下高效的上转换发光。这个动力学图像也揭示了稀土非线性发光材料的效率有望进一步提升,这也使得我们对其市场竞争力抱有很大的憧憬。与此同时,我们也对稀土上转换发光材料在光化学和生物化学中的应用做了初步的探索。更多还原