中国计量大学傅继澎团队Small Structures | 实现高效稀土近红外发光材料突破：探索新型近红外光源应用
日期：
2024-10-10
浏览次数:
105
近红外光源虽潜力巨大，但缺乏窄波长、高可靠性的蓝光激发高效稀土近红外发光材料，特别是波长超1000nm的，严重阻碍了近红外pc-LED技术发展。在此背景下，本研究创新性地采用Ce³⁺与Nd³⁺共掺杂策略，针对SrS基近红外发光材料进行深度优化。通过精心构建Ce³⁺至Nd³⁺的能量传递通道，不仅显著提升了材料的发光效率，还增强了其热稳定性，为近红外光源的稳定性与可靠性探索出了一条新路径。为进一步揭示性能提升的内在机制，本研究结合了详尽的结构分析与先进的密度泛函理论（DFT）计算，深入探讨了掺杂离子对晶格结构的影响及其如何减弱热淬灭效应、提升内部量子效率。这些发现不仅深化了我们对稀土掺杂发光材料物理特性的理解，更为设计未来高效稳定的近红外光源材料提供了宝贵的理论指导与实践方向。随着生物医学技术的飞速发展，近红外光源凭借其卓越的深层组织穿透能力及在疾病诊断与治疗中的独特优势，正逐步成为未来医学应用的焦点。然而，当前近红外光源市场面临关键挑战：缺乏同时具备窄波长分布与高度可靠性的光源，尤其是蓝光激发的高效稀土近红外发光材料匮乏，特别是波长超过1000 nm的蓝光激发NIR荧光粉，严重制约了近红外荧光转换发光二极管（pc-LED）的技术进展。在这项工作中，通过高温固相法合成了一系列稀土掺杂SrS近红外荧光粉。利用X射线吸收精细结构谱（EXAFS）、固体核磁共振（NMR）、电子顺磁共振（EPR）等手段研究了掺杂离子的晶格参数和占据情况，进一步证明了能量转移和增强机制，如图1所示。系统地研究了Nd3+单掺杂、Nd3+，Ce3+共掺杂和Nd3+，Ce3+，Na+三掺杂荧光粉的光致发光光谱，衰减曲线以及内外量子效率，如图2-4所示。实验结果显示，该复合材料在蓝光LED激发下，发光峰值位于1070 nm，有效填补了该波段高效近红外光源的空白。进一步，我们还研究了三种荧光粉的热稳定性，测试了不同温度下的发射光谱。可以看到随着温度的升高，三种荧光粉都出现了热猝灭效应。不过随着掺杂离子的增加，在393K时，SrS: Nd3+, Ce3+, Na+荧光粉的归一化积分发射强度仍保持初始强度的91.8%，具有良好的热稳定性，如图5，6所示。综上所述，这项工作合成了一系列窄带、以1070 nm为发光中心的SrS: xNd3+（0.001≤x≤0.0202）、SrS: 0.01Nd3+, yCe3+（0≤y≤0.05）和SrS: 0.01Nd3+, 0.02Ce3+, mNa+（0≤m≤0.05）NIR荧光粉。通过光致发光光谱和温度依赖光谱揭示了Nd的全发光性能和增强策略。利用EXAFS、NMR、EPR和DFT方法揭示了掺杂离子的晶体学畸变机制和几何形状。优化后的三掺杂样品的内部量子效率从31.7%提高到42.8%。此外，随着温度升高到393 K，热稳定性保持了91.8%的发射强度。本研究不仅代表了近红外光源技术的重要突破，也为生物医学成像、精准医疗等多个领域的发展开辟了广阔的应用前景，展现了科学研究在推动技术创新与产业升级中的关键作用。
Hot News
/
相关推荐
2025
-
08
-
29
点击次数:
33
来源：中国稀土网据Mining.com网站援引路透社报道，印度尼西亚总统普拉博沃下令成立一个负责监管稀土和放射性材料开发的新矿业管理机构，该机构负责人8月25日向记者表示。“该机构将负责管理与国防工业相关的战略材料工业，因为战略材料对于国家主权十分重要，对于国民经济改善也同等重要”，该机构负责人布莱恩·尤利亚托(Brian Yuliarto)表示，他也是高等教育部长。此前，他曾说稀土金属...
2025
-
08
-
29
点击次数:
32
来源：X-MOL过渡金属修饰氧化铈（M-Ce-Ox）合金介导的低温 CO 催化氧化因其独特的界面协同作用而备受关注。本文通过微滴约束法合成了一系列 M-Ce-Ox（M = Fe、Co、Ni、Cu）介孔催化剂。催化剂按以下顺序表现出 T50：Cu-Ce-Ox Ni-Ce-Ox Co-Ce-Ox Fe-Ce-Ox 原始 CeO2。值得注意的是，Cu-Ce-Ox 在 110 °C 以下...
2025
-
08
-
28
点击次数:
51
近日，北京大学物理学院量子材料科学中心、北京量子信息科学研究院王楠林教授课题组与合作者，利用新发展的原位高压调压超快泵浦探测技术研究了La4Ni3O10中光激发准粒子弛豫过程随压力的演化，观察到密度波相在结构相变附近完全消失且随后超导能隙打开的非平衡态谱学特征。相关研究成果以“加压La4Ni3O10中密度波坍塌与超导态出现的超快谱学证据”（Collapse of density wave and ...
2025
-
08
-
28
点击次数:
49
来源：中国稀土网据MiningNews.net网站报道，维里迪斯采矿和矿产公司(Viridis Mining & Minerals，VMM)已将其在巴西的科罗苏斯(Colossus)离子吸附型稀土矿资源量的一半升级为储量，是原先估算的两倍，能够满足20年开采使用。目前，该项目首个矿石储量为20060万吨，总稀土氧化物(TREO)品位0.264%，其中磁体稀土氧化物(MREO)品位0.074...