离子掺杂对纳米氧化钆发光强度及驰豫性能的影响

氧化钆纳米材料因其具备独特的光学性质与磁学性质,在发光材料、生物标记、生物成像和温度传感器等领域备受关注。为了进一步满足发光材料及生物医学领域对多功能纳米材料的需求,稀土离子及金属离子掺杂的钆基纳米材料应运而生,这种新型的纳米发光材料克服了传统荧光材料发光强度不稳定、检测灵敏度低、生物毒性高的缺点;基于近年来国内外稀土离子和金属离子掺杂纳米氧化钆的研究和现状,综述了不同离子掺杂的氧化钆纳米颗粒在发光材料及医学造影剂方面的应用,在此基础上介绍了提高氧化钆纳米颗粒发光强度、驰豫性能的途径。     

稀土上转换荧光材料的多模态发光调控及包装防伪应用

单一荧光模态稀土上转换荧光纳米材料存在防伪应用效果不佳的问题,对其发光模态进行调控,可实现对信息的多维度隐藏,提高防伪信息的复制难度,提升防伪应用效果,从而满足多场景的商品包装防伪需求。综述了近年来通过基质调节、核壳组装与复合异质荧光材料,实现稀土上转换荧光材料的多模态发光调控及防伪应用的研究进展,总结了推进该技术实际应用面临的挑战,提出了未来可能的发展方向。     

具有重要应用前景的新型发光材料：透明玻璃陶瓷

近年来,针对稀土掺杂的含氟化物纳米晶和含半导体量子点的系列透明玻璃陶瓷,开展了材料的制备技术、显微结构调控以及光谱性能研究。主要研究思路是通过探索晶化动力学,了解晶相形成机理,调控纳米复合结构;在结构-光谱特性关系研究的基础上,优化结构,改善发光性能。研究取得系列重要成果,通过结构调控,获得了若干种具有优异上转换或下转换发光特性、应用前景广阔的透明玻璃陶瓷材料,如:1.制备的含Tm/Er:YF_3透明玻璃陶瓷可实现宽带红外发射,发光峰最大半高宽达175nm,可完全覆盖1.4～1.7μm光通讯窗口,可望开发为优良光纤放大器材料。2.通过改变稀土掺杂种类和溶度,含Re:YF_3透明玻璃陶瓷可分别具有近紫外、蓝色、绿色、红色和近红外多色上转换发光。3.成功获得了含Er:CdS或Eu:ZnO半导体量子点的透明玻璃陶瓷,通过量子点向稀土离子的能量转移,可以增强稀土发光。这为发展优良半导体发光材料提供了新的思路。4.成功制备了含Er:NaYF_4纳米晶的透明玻璃陶瓷,该材料吸收红外光后通过上转换过程发射强的可见光,且通过改变稀土掺杂溶度可基本实现红色和绿色上转换发光强度比的全程调制。该材料在扩大硅太阳电池对阳光有效响应频...     

单个纳米颗粒的上转换光谱现象研究

稀土离子掺杂上转换纳米颗粒具有独特的光谱学特征, 在太阳能利用、三维显示和生物医学等众多领域有着广泛的应用价值。然而, 传统基于统计平均效应的上转换纳米颗粒群体性光谱学研究忽视了众多来自单个颗粒的非均一性信息。单颗粒光谱检测成为一种突破上述瓶颈, 获取源自纳米颗粒非均一性本征结构的独特光谱现象, 并实现单个纳米颗粒器件化的有效技术手段。对于单个纳米颗粒电子行为的研究能够揭示来自微结构本身的信息, 甚至能够在没有介质干扰下清晰洞见材料本征结构和外部作用的相互影响, 从而为制备高质量的纳米颗粒提供指导意义。同时, 单颗粒光谱检测也具有在微纳米尺度探索晶体结构各向异性光学特性及一些尚未预见的新型光学现象的强大能力。本文介绍了单个纳米颗粒上转换发光表征的重要性以及常见的几种检测方法。论述了单颗粒上转换发光的一些最新研究成果, 并对未来发展方向进行了展望。     

通过热场和电场实现镧系离子掺杂铁电纳米复合材料上转换发光的可逆增强（英文）

调节镧系离子发光特性在传感、多彩显示、信息传递、防伪等领域具有重要意义.发光调控通常采用调控化学组分来实现,然而化学调控法不利于发展多模式检测、多重信息防伪等.本研究以镧系离子掺杂铁电纳米复合材料为研究对象,在热场和电场两种外部环境刺激下实现增强发光.在热场激励下样品呈现反猝灭现象,升温有效地增强了镧系离子的上转换近红外发光.同时基质中的铁电微晶晶格具有机电软弹性;通过电场调节镧系离子周围的晶体场结构实现了显著的发光增强,这种调控具有优异的可逆性和非易失性.本研究表明,可以通过热场和电场调控镧系离子掺杂多功能无机铁电体纳米复合材料的发光性质,这为设计高度集成的发光传感器件和智能设备提供了重要参考,特别是发展先进的多模式检测材料.     

荧光纳米材料及其生物成像应用

荧光成像是生物医学研究领域应用最广的成像技术之一。随着纳米技术的快速发展,具有优良特性的荧光纳米材料不断涌现。相比于传统的荧光分子,荧光纳米材料具有光学稳定性高、形貌尺寸易调控、多功能化等优点。利用荧光纳米材料作为探针的生物荧光成像能够为研究者提供从细胞、离体组织到活体生物样本的结构和动态信息等方面全面细致的探测方法,成为当前材料、光学、生物医学等多学科交叉领域的研究热点。结合近年来荧光纳米材料及其生物成像应用的发展趋势以及本课题组前期的研究工作基础,归纳概述了几种类型荧光纳米材料的特性,包括基于有机荧光染料的纳米颗粒、半导体量子点、碳基荧光纳米材料以及稀土掺杂上转换发光纳米材料,结合具体例子介绍了荧光纳米材料在生物医学成像中的应用,并对其发展前景进行了展望。     

稀土纳米材料的研究进展

稀土纳米材料的研究与应用将有助于发现新性质,开拓新材料,已成为当前的研究热点.本文简述了稀土纳米粉体、稀土纳米薄膜、稀土纳米陶瓷和纳米复合与组装的研究进展,介绍了在磁性材料、发光材料、催化剂、光学材料等领域稀土纳米材料的应用和进展.     

水溶性NaYF4:Yb,Er纳米颗粒的溶剂热合成及其上转换发光性能

稀土上转换发光纳米材料具有极好的生物应用前景,但其应用的前提是能制备出水溶性、发光效率高的稀土纳米材料.以乙二醇为溶剂、稀土氯化物和NaP为反应物,采用简易的溶剂热法一步制备出水溶性的NaYF4:Yb,Er纳米颗粒.NaYF4:Yb,Er样品以粒径为25~40nm的球形颗粒为主,同时含有少量直径为25~40nm、长度为50～100nm的虫状纳米颗粒.该样品具有立方相结构,样品表面上的乙二醇配体使其能够很好地分散于水中.在980nm激光器激发下,NaYF4:Yb,Er纳米颗粒水溶液展现了强的黄绿色上转换发光.因此该样品拥有良好的生物应用潜力.     

Er3+掺杂的氧化钇纳米材料上转换发光性质的研究

利用燃烧法制备了稀土Er3 离子掺杂的氧化钇纳米晶材料.用JEM3010测量这种材料的结构与样品颗粒的分布,结果表明:晶粒尺寸约为30nm.用日立F-2500荧光光谱仪与978nm LD测量了该材料的上转换发光,得到该样品主要发绿色上转换发光,红色上转换发光非常弱.我们认为,这种现象与基质材料的低的声子能量与低的掺杂浓度有关.     

磁响应智能光学纳米材料研究进展

智能光学纳米材料也称为响应性光学纳米材料,是一类能够响应外界刺激产生光学性质变化的新兴材料,在国防军事、显示、传感、防伪、人工智能等领域具有广泛的应用前景。其中,以磁场为刺激手段的磁响应光学纳米材料因其响应速率快、灵敏度高、可逆性好、无接触式操控等优点受到了广泛的关注。经过研究者们多年的努力,已经发展出多种类型的磁响应智能光学纳米材料,实现了利用磁场调控结构色、透光率、表面等离子共振等多种光学性质,并探索了在多个领域的应用。综述了近年来磁响应智能光学纳米材料的研究进展,从磁场调控球形纳米粒子组装结构和非球形纳米粒子取向的原理出发,分类介绍了调控单一光学性质的磁响应智能光学纳米材料,然后概述了具有多重磁光效应的新型智能光学材料,最后对该领域的挑战和未来发展进行了展望。     

天然多糖基室温磷光油墨的制备及防伪应用

目的 为解决常规发光防伪油墨环境不友好，防伪性能单一等问题，以生物基材料为刚性主体结构，芳香磺酸类化合物为客体分子制备水性生物基室温磷光油墨，探索其性能调控因素及包装防伪应用性能。方法 将生物基材料与芳香磺酸类化合物溶于水中获得室温磷光油墨，调控油墨组分、含量等因素，研究其对油墨黏度、油墨层磷光性能的作用机理，并套印不同发光颜色、余辉时长的防伪油墨，获得多色、动态发光的防伪图案，挖掘其包装防伪应用潜力。结果 实验表明，在水性油墨中，生物基材料添加的质量分数为8%，芳香磺酸类化合物添加量为0.16%时，油墨干燥后获得最佳的长余辉发光效果；使用模板刮涂方式印刷防伪图案，模板厚度为0.5mm时，防伪图案综合效果最佳。结论 具有丰富氨基、羟基等基团的生物基材料（如羧甲基壳聚糖、海藻酸钠），能形成具有强氢键作用的刚性结构，有效抑制芳香磺酸类化合物的非辐射跃迁，提升了所制备油墨的发光寿命和效率，有效提升了包装防伪油墨的环境友好度及防伪性能。     

稀土发光材料的制备及其在印刷包装防伪中的应用

目的通过对稀土材料发光原理及制备方法进行简要介绍和分类总结,结合实际应用,阐述其在印刷包装防伪领域有重要的研究价值和产业化应用前景。方法介绍高温固相法、共沉淀法、燃烧法、溶胶凝胶法等稀土掺杂发光材料的制备方法,分类阐述基于不同方法合成的发光材料在印刷包装防伪领域应用的研究进展。结论稀土发光材料在现代功能及智能印刷包装领域有广泛的应用前景,与纸币、邮票、条形码等防伪技术手段进行结合,具有广泛的应用价值和产业化前景。     

Recent Advances of Carbon Dots with Afterglow Emission

Carbon dots (CDs) have gradually become a new generation of nano-luminescent materials, which have received extensive attention due to excellent optical properties, wide source of raw materials, low toxicity, and good biocompatibility. In recent years, there are many reports on the luminescent phenomenon of CDs, and great progress has been achieved. However,there are rarely systematic summaries on CDs with persistent luminescence. Here, a summary of the recent progress on persistent luminescent CDs, including luminous mechanism, synthetic strategies, property regulation, and potential applications, is given. First, a brief introduction is given to the development of CDs luminescent materials. Then, the luminous mechanism of afterglow CDs from room temperature phosphorescence (RTP), delayed fluorescence (DF), and long persistent luminescence (LPL) is discussed. Next, the constructed methods of luminescent CDs materials are summarized from two aspects, including matrix-free self-protected and matrix-protected CDs. Moreover, the regulation of afterglow properties from color, lifetime, and efficiency is presented. Afterwards, the potential applications of CDs, such as anti-counterfeiting, information encryption, sensing, bio-imaging, multicolor display, LED devices, etc., are reviewed. Finally, an outlook on the development of CDs materials and applications is proposed.     

发光稀土高分子研究进展及应用

目的 探究稀土高分子光学性能的研究情况,开发其应用潜力,从发光机理、制备、应用3个方面综述稀土高分子的研究进展,给后续的研究提供参考。方法 经过大量文献的搜集、翻阅,对发光稀土高分子的研究进展进行整理及总结。结果 稀土高分子的发光机理以中心稀土离子发光、天线效应和共荧光效应为主,按成键与否将其分为掺杂型稀土高分子和键合型稀土高分子,主要应用于农用塑料薄膜、防伪油墨、夜光纤维、荧光探针、太阳能电池等领域。结论 稀土高分子具有良好的综合性能,目前已应用于多个领域,深入研究稀土高分子的光学性能具有必要的科研意义和价值。     

一种胶版防伪油墨稀土发光材料制备的研究及应用

目的 制备吡啶二甲酸铕的稀土配合物,将其加入胶版油墨中,并对荧光性能进行检测和分析。方法 以稀土材料Eu盐为主要原料,在一定条件下与2,6-吡啶二甲酸反应形成一种光致发光的稀土配合物,并通过红外光谱和荧光光谱对物质结构进行表征。将合成的稀土配合物添加到白色胶印油墨中,通过印刷适性仪将油墨打印在纸张上。结果 通过荧光检测确定了该物质的主要激发波长为365 nm,发射波长为617 nm;在紫外灯照射下,加入质量分数为3%~4%发光材料的油墨所打印图案的油墨颜色接近于稀土材料的荧光颜色;在D65光源下,该油墨的色度与之前相比变化不大,且可以在加网的条件下完成印刷。结论 稀土发光材料在胶印油墨中发光性稳定,且稀土材料荧光体在油墨中可发光,实现了稀土发光油墨对有机荧光油墨的替代,有利于环境的保护。     

Effect of surface related organic vibrational modes in luminescent upconversion dynamics of rare earth ions doped nanoparticles

Physical and chemical properties of nanoparticles are known to be subject to the surface factors. For their biological/biomedical applications, typically, surface of the nanoparticles has to be modified which inevitably affects their performance. In this work we have studied the interaction between the surface related organic vibrational modes and the luminescent centers--rare earth ions--in one of the most efficient luminescence upconversion nanosystems--NaYF4. Specifically, the surface quenching centers, the surface related luminescent centers, as well as the role of shell properties, are investigated spectroscopically. Our results demonstrate that the surface related high-frequency vibrational modes can be critical to the spectral properties of the nanosystems once the surface is not well separated from the discrete luminescent centers.     

New Strategy: Molten Salt-Assisted Synthesis to Enhance Lanthanide Upconversion Luminescence

Lanthanide-doped upconversion luminescent materials (LUCMs) have attracted much attention in diverse practical applications because of their superior features. However, the relatively weak luminescence intensity and low efficiency of LUCMs are the bottleneck problems that seriously limit their development. Unfortunately, most of the current major strategies of luminescence enhancement have some inherent shortcomings in their implementation. Here, a new and simple strategy of molten salt-assisted synthesis is proposed to enhance lanthanide upconversion luminescence for the first time. As a proof-of-concept, a series of rare earth oxides with obvious luminescence enhancement are prepared by a one-step method, utilizing molten NaCl as the high-temperature reaction media and rare earth chlorides as the precursors. The enhancement factors at different reaction temperatures are systematically investigated by taking Yb³⁺/Er³⁺ co-doped Y₂O₃ as an example, which can be enhanced up to more than six times. In addition, the molten salts are extended to all alkali chlorides, indicating that it is a universal strategy. Finally, the potential application of obtained UCL materials is demonstrated in near-infrared excited upconversion white light-emitting diodes (WLEDs) and other monochromatic LEDs.     

信息技术在印刷包装防伪上的应用研究进展

目的综述了信息技术在印刷包装防伪上的应用研究进展。方法根据现有文献介绍信息技术在印刷包装防伪上的应用研究进展,重点介绍与智能标签、网络通信技术、数字图像处理技术结合的印刷包装防伪机理与应用案例;分析无线射频识别系统与防伪结合的应用研究;然后介绍移动互联网、通信技术在印刷包装防伪中的应用研究;最后介绍基于图像处理技术的印刷包装防伪应用,拓展信息技术在印刷包装防伪上的应用领域。结果随着现代科技的高速发展、市场的需求和人们防伪意识的增强,防伪技术的改进成为必然的选择。与印刷包装结合的新型防伪技术也将不断朝着智能化、大众化前进。结论随着高端智能信息技术的快速发展,信息防伪的应用潜力巨大,信息防伪在印刷包装上的应用前景非常可观。     

多色长余辉材料的发光性质及动态防伪应用

发光防伪具有可视性强、设计简便的特点, 是众多防伪技术中常用的方法。传统防伪材料存在发光颜色单一、防伪图案和颜色静态的缺点, 易于模仿, 亟需开发可实现动态、可靠防伪性能的发光材料。本工作采用水热法制备了铬掺杂镓锗酸锌多色长余辉材料, 并对其余辉性能和动态防伪应用进行研究。实验结果表明: 通过改变镓锗比, 可以调节蓝绿光和红光区的发射强度, 实现发光颜色的可调。该系列样品在波长为254和365 nm的紫外光激发下分别呈现白色和红色, 发光颜色具有多模态发光特征。此外该系列样品具有多色的余辉发光, 不同颜色的衰减速率不同, 可以实现余辉颜色随时间发生动态变化的效果。据此设计成的防伪图案, 发光颜色在时间维度上具有动态变化特性, 可显著提高防伪安全性, 表明所制备的铬掺杂镓锗酸锌多色长余辉材料在动态防伪领域有重要的应用前景。