近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所復(fù)雜分子體系反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究組研究員韓克利團(tuán)隊(duì)與山西師范大學(xué)苗向陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)合作，揭示了鈉鉺基雙鈣鈦礦納米晶的近紅外熒光及其超快動(dòng)力學(xué)機(jī)理。
研究揭示了鈉鉺基雙鈣鈦礦納米晶的近紅外熒光及其超快動(dòng)力學(xué)機(jī)理
非鉛鈣鈦礦納米晶的無(wú)（低）毒性、高穩(wěn)定性、優(yōu)良的光電特性，使其在發(fā)光二極管、光電探測(cè)器、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。目前，研究人員大多聚焦于具有可見(jiàn)光發(fā)射的非鉛鈣鈦礦納米晶性能的研究，對(duì)于發(fā)光效率很低的近紅外區(qū)域的發(fā)光體系研究較少（尤其在通訊波長(zhǎng)~1.5 m）。因此，開(kāi)發(fā)出具有高效近紅外熒光的非鉛鈣鈦礦納米晶，并探究其發(fā)光動(dòng)力學(xué)機(jī)理具有重要意義。此外，稀土基雙鈣鈦礦納米晶相關(guān)的研究迄今為止并未被報(bào)道。
本工作中，合作團(tuán)隊(duì)通過(guò)變溫?zé)嶙⑸浞?，合成了一系列結(jié)晶度高、形貌均勻的雙鈣鈦礦納米晶Cs2NaEr1-xBxCl6（B：In，Sb，Bi；x=0，0.13，0.5），其均可發(fā)射出近紅外熒光（最強(qiáng)發(fā)光位置為1543nm），對(duì)應(yīng)三價(jià)鉺離子的Laporte禁阻躍遷為4I13/2 4I15/2。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于混合Sb/Er體系，隨著Sb含量的增加，近紅外熒光明顯增強(qiáng)；相比于Cs2NaErCl6納米晶，Cs2NaEr0.5Sb0.5Cl6納米晶的近紅外熒光強(qiáng)度提高了23倍。此外，結(jié)合穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)光譜技術(shù)和理論計(jì)算，合作團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)的激子吸收、變長(zhǎng)的熒光壽命、適當(dāng)?shù)穆曌虞o助過(guò)程及長(zhǎng)壽命的暗俘獲態(tài)有利于鈣鈦礦納米晶材料的近紅外發(fā)光。該工作為合理設(shè)計(jì)高效、穩(wěn)定的稀土基雙鈣鈦礦納米晶提供了一種可行的新思路，有望用于近紅外發(fā)光二極管、光通訊及量子存儲(chǔ)等領(lǐng)域。
相關(guān)研究成果以“All-Inorganic Rare-Earth-Based Double Perovskite Nanocrystals with Near-Infrared Emission”為題，發(fā)表在《激光與光子學(xué)評(píng)論》（Laser & Photonics Reviews）上。上述工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院科學(xué)儀器發(fā)展計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
