我校物理与电信工程学院、广东省量子调控工程与材料重点实验室青年拔尖人才郑克志副教授与济宁医学院王冠男教授课题组合作，在正交稀土上转换发光方面取得重要进展，通过构建纳米核-壳结构，实现了双通道连续激光泵浦下的全色上转换发光并演示了其在固态彩色显示方面的应用。该成果以“Orthogonal Trichromatic Upconversion with High Color Purity in Core–Shell Nanoparticles for a Full-Color Display”为题，于2月9日发表在国际顶尖期刊《Angewandte Chemie》上。
稀土掺杂上转换发光材料具有发光颜色可调、荧光寿命长、窄带发射、光化学稳定性高及可利用红外光激发等优势，在荧光成像、传感、防伪、显示以及激光等领域有着广泛的应用。传统的多种稀土发光中心共掺杂的上转换发光材料，在单一波长的红外光激发下，由于不同稀土离子对该激发光都具有响应，不可避免的导致在可见光波段伴随产生多个谱带的发光响应。因此，目前很难在一种材料中同时获得光谱纯度高的红色、绿色及蓝色上转换发光。
本研究利用热分解制备技术，将不同的稀土敏化及发光中心掺杂在不同壳层中，构建了NaYF4:Yb/Tm@NaYF4:Yb/Nd@NaYF4@NaYbF4:Ho@NaYF4核-壳结构纳米颗粒，实现了对不同稀土粒子间能量传递的精确调控。通过添加中间NaYF4惰性隔离层及调节NaYbF4:Ho壳层厚度，在808 nm激光激发下获得了Tm离子的蓝色上转换发光，在980 nm激光激发下，通过调节激发光功率密度，分别获得了Ho离子的红色及绿色上转换发光。不需要复杂的激发脉冲调制，本研究提供了一种在同一纳米颗粒中获得三基色发光的新方法。将此正交上转换纳米发光材料添加到聚二甲基硅氧烷基质中作为显示单元，借助双激发光泵浦，通过调节激发光功率密度对红绿蓝三色发光强度进行调控，本研究演示了此类材料在固态彩色显示方面的应用。该方法为探索基于上转换发光的固态体积式真三维立体显示开辟了新思路。
我校硕士研究生黄考峰与邱海屹为论文共同第一作者，我校郑克志副教授与济宁医学院王冠男教授为论文共同通讯作者，参与工作的还有我校陈溢杭教授等，华南师范大学为该论文的第一完成单位。该工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金和广州市科技计划项目等的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202218491
作者/通讯员:郑克志 | 来源:物理与电信工程学院 | 编辑:卢嘉裕
