稀土雙模式發光材料研究最新進展

近年來，雙模式發光多功能材料因其在防偽、顯示、固態鐳射、太陽能電池、發光二極體、生物醫學等領域的潛在應用而備受關注。其中，稀土摻雜的發光材料由於稀土離子具有豐富的電子躍遷能級，可產生從紫外、可見到近紅外的發射光，引起了國內外學者的極大興趣。

近年來，隨著防偽、顯示、固態鐳射、太陽能電池、發光二極體和生物醫學產業的發展，雙模式發光多功能材料因為在這些領域的廣泛應用，受到了越來越多研究人員的關注。尤其是稀土摻雜的發光材料，因其裡面的稀土離子具有很強的電子躍遷能級，可以產生從看不見的紫外光到可被人們看見的發射光，因而國內外研究人員熱衷於對其的研究。

近來，中國科學院城市環境研究所環境安全監測研究組的張洪武團隊研發了一種高效的摻雜稀土的雙模式發光材料。在這項研究中張洪武團隊選取了NaLuF₄作為反應的基質，然後將Ce³⁺和Nd³⁺摻雜其中，通過簡易的水熱反應合成了NaLuF₄:Ce³⁺, Nd³⁺ 螢光粉，使得在不同的激發環境下實現了在單粒子內的紫外光(UV)和近紅外二區光(NIR-II)雙模式的發射。

張洪武團隊的研究表明，NaF/LnCl₃比值較高，一方面促進了NaLuF₄:Ce³⁺, Nd³⁺ 螢光粉的晶相由四方相向六方相轉變、外形由納米顆粒向微棱鏡演變，另一方面，提高了NaLuF4:Ce³⁺, Nd³⁺ 螢光粉的紫外性能，以及NIR-II的發光性能。由於Ce³⁺ 和Nd³⁺ 共摻雜的NaLuF₄螢光粉在X射線照射下具有5d→4f躍遷發射，顯示出較強的寬頻紫外輻射；Nd3+在808 nm鐳射的激發下，4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2離子發生電子躍遷，Ce³⁺-Nd³⁺共摻雜的NaLuF₄樣品產生較強的NIR-II發射。結合完整的光學性能測試，需要進一步探討808 nm鐳射和X射線激發下的Nd³⁺和 Ce³⁺間將發生的發射和能量傳遞機制。

中國科學院城市環境研究所環境安全監測研究組對於稀土摻雜的發光材料的這項研究為日後的雙模式發光材料的進一步探索奠定了理論基礎，與此同時，也為雙模式發光材料在高分辨生物成像和疾病治療方面的潛在應用提供了新思路。相關文獻以NIR-II luminescence and X-ray induced UV luminescence from Ce³⁺, Nd³⁺ co-doped NaLuF₄ phosphors為題發表在Journal of Alloys and Compounds上。

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