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福建物構所實現稀土敏化鈣鈦礦量子點的全光譜長余輝發光

文章來源:福建物質結構研究所   發布時間:2019-04-12  【字號:     】  

  長余輝材料作為夜間或暗光條件下的持久發光材料在安全指示、交通標示、裝飾等技術領域具有廣泛的應用。目前,發藍光和綠光的長余輝材料已有較好的商品化產品,但是紅光長余輝材料依然存在余輝強度弱、持續時間短等缺點。此外,由于不同長余輝材料存在不同的陷阱深度和陷阱密度,導致不同發光組分的長余輝材料的余輝強度和余輝時長差異較大。如何高效調控長余輝材料的發光顏色并保持余輝衰減的一致性是人們普遍關注的焦點,也是該領域的一個重大技術挑戰。

  中國科學院福建物質結構研究所功能納米結構與組裝重點實驗室陳學元團隊在中科院戰略性先導科技專項、中科院創新國際團隊、國家自然科學基金海峽聯合基金以及副研究員鄭偉主持的國家自然科學基金面上基金、中科院青促會和海西研究院春苗計劃等支持下,博士生宮仲亮等提出一種獨特的基于全無機鈣鈦礦量子點(CsPbX3, X = Cl, Br, I)高效長余輝光轉換的策略(圖1),實現了可見波段全光譜的高效長余輝發光調控。該團隊將發藍紫光的CaAl2O4:Eu2+,Nd3+CAO)長余輝亞微米晶與聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合旋涂在玻片上作為光吸收層產生440 nm的長余輝,在CAO/PDMS上再旋涂一層CsPbX3量子點和PDMS的混合劑作為光轉換層,由于CsPbX3量子點的強吸收和高熒光量子產率,CAO產生的余輝被CsPbX3量子點吸收并轉換為CsPbX3的發光,通過CsPbX3量子點的帶隙能量剪裁可實現對長余輝發光的連續調控。利用CAO作為單一的能量儲存源和CsPbX3量子點發射譜帶窄的特點,該策略可實現窄帶、寬色域(>130% NTSC)的長余輝發光,其余輝持續時間>8h,且不同發光組分余輝衰減保持高度一致。進一步地,該團隊通過紅、綠、藍三基色混合,證明了基于鈣鈦礦長余輝光轉換來研制持久余輝白光光源以及夜光多彩顯示的潛在引用(圖2)。該工作提供了一種長余輝發光調控的新策略,突破了傳統長余輝材料紅光組分不足、余輝衰減不一致、發射譜帶寬等技術瓶頸,為長余輝材料在余輝白光光源、夜光多彩顯示以及防偽編碼等領域的新應用提供了新思路。相關結果327日在線發表于《德國應用化學》雜志(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, DOI: 10.1002/anie.201901045)。

  此前,陳學元團隊在長余輝和全無機鈣鈦礦量子點發光材料的光學性能調控和應用研究方面取得了一系列進展。例如,提出三相溶劑熱法合成單分散、充電式、白光LED 激發的ZnGa2O4:Cr3+長余輝納米材料,實現對150 pM親和素蛋白的無背景熒光檢測(Nanoscale 2017, 9, 6846);提出基于稀土納米晶的輻射能量傳遞敏化鈣鈦礦量子點上轉換發光的新策略,首次實現全無機鈣鈦礦量子點在低功率近紅外半導體激光器激發下的可見波段全光譜高效上轉換發光調控(Nat. Commun. 2018, 9, 3462)。

  文章鏈接

  1:基于CsPbX3全無機鈣鈦礦量子點的全光譜長余輝發光調控:示意圖、長余輝發光照片、余輝發射光譜、余輝衰減曲線和色坐標圖。

2:基于CsPbX3全無機鈣鈦礦量子點長余輝光轉換策略的余輝白光光源和夜光多彩顯示。




(責任編輯:葉瑞優)

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