稀土双模式发光材料研究最新进展

近年来，双模式发光多功能材料因其在防伪、显示、固态激光、太阳能电池、发光二极管、生物医学等领域的潜在应用而备受关注。其中，稀土掺杂的发光材料由于稀土离子具有丰富的电子跃迁能级，可产生从紫外、可见到近红外的发射光，引起了国内外学者的极大兴趣。

近年来，随着防伪、显示、固态激光、太阳能电池、发光二极管和生物医学产业的发展，双模式发光多功能材料因为在这些领域的广泛应用，受到了越来越多研究人员的关注。尤其是稀土掺杂的发光材料，因其里面的稀土离子具有很强的电子跃迁能级，可以产生从看不见的紫外光到可被人们看见的发射光，因而国内外研究人员热衷于对其的研究。

近来，中国科学院城市环境研究所环境安全监测研究组的张洪武团队研发了一种高效的掺杂稀土的双模式发光材料。在这项研究中张洪武团队选取了NaLuF₄作为反应的基质，然后将Ce³⁺和Nd³⁺掺杂其中，通过简易的水热反应合成了NaLuF₄:Ce³⁺, Nd³⁺ 荧光粉，使得在不同的激发环境下实现了在单粒子内的紫外光(UV)和近红外二区光(NIR-II)双模式的发射。

张洪武团队的研究表明，NaF/LnCl₃比值较高，一方面促进了NaLuF₄:Ce³⁺, Nd³⁺ 荧光粉的晶相由四方相向六方相转变、外形由纳米颗粒向微棱镜演变，另一方面，提高了NaLuF4:Ce³⁺, Nd³⁺ 荧光粉的紫外性能，以及NIR-II的发光性能。由于Ce³⁺ 和Nd³⁺ 共掺杂的NaLuF₄荧光粉在X射线照射下具有5d→4f跃迁发射，显示出较强的宽带紫外辐射；Nd3+在808 nm激光的激发下，4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2离子发生电子跃迁，Ce³⁺-Nd³⁺共掺杂的NaLuF₄样品产生较强的NIR-II发射。结合完整的光学性能测试，需要进一步探讨808 nm激光和X射线激发下的Nd³⁺和 Ce³⁺间将发生的发射和能量传递机制。

中国科学院城市环境研究所环境安全监测研究组对于稀土掺杂的发光材料的这项研究为日后的双模式发光材料的进一步探索奠定了理论基础，与此同时，也为双模式发光材料在高分辨生物成像和疾病治疗方面的潜在应用提供了新思路。相关文献以NIR-II luminescence and X-ray induced UV luminescence from Ce³⁺, Nd³⁺ co-doped NaLuF₄ phosphors为题发表在Journal of Alloys and Compounds上。

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