发光与显示团队在UVB长余辉方面取得新进展

近日，星空在线,星空在线(中国)发光与显示团队在UVB长余辉方向研究取得新进展，研究成果“UVB Persistent Luminescence of CaF₂:Gd³⁺for RadiationLabeling and Tracing”以河北大学为第一单位发表在Advanced Optical Materials（2024，12(31)，2401320），并被编辑遴选为当期的BACKCOVER。硕士生赵文婷为论文第一作者，李磊朋博士、杨艳民教授和浙江大学邱建荣教授为论文共同通讯作者。

在十余种三价稀土离子中，Gd³⁺具有典型的UVB发射，峰值位于310 nm左右，对应于⁶P_7/2→⁸S_7/2跃迁。由于臭氧层的吸收，太阳光中的UVB成分几乎到达不了地球表面，这使得UVB光子在无感标识等领域具有天然的优势。因为目前已经报道的Gd³⁺掺杂的具有UVB余辉发射的体系十分有限，主要集中于磷酸盐等几种含氧酸盐体系，所以开发更多Gd³⁺掺杂UVB余辉发射体系具有一定的意义。为此，本文将Gd³⁺掺入CaF₂晶格中试图拓展UVB余辉家族，并尝试理解相关余辉机理。所制备的Gd³⁺掺杂CaF₂在X射线充能后具有UVB余辉发射，其峰值位于310 nm，源于Gd³⁺的⁶P_7/2→⁸S_7/2跃迁。经过多种优化策略后，Gd³⁺掺杂CaF₂的UVB余辉发射超过24小时，这为相关的实际应用奠定了基础。利用XPS技术探测了充能前后样品中Gd³⁺的价态，没有观测到+2或+4价态的钆离子，因此目前流行的往返变价机理不太能够用来解释Gd³⁺的UVB余辉发射。基于团队之前提出的束缚能模型，提出了Gd³⁺通过束缚空穴（电子）进而束缚电子（空穴）或者束缚激子来产生余辉的可能猜测，束缚并不一定意味着变价，而是电子云重叠的加剧。最后，展示了在复杂环境中如何利用UVB相机通过定位UVC余辉进而实现静态标记和动态追踪。

以上工作得到了河北大学生命科学与绿色发展研究院、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、“香江学者计划”项目、河北省教育厅青年拔尖人才项目、河北大学高层次引进人才项目的经费资助以及星空在线,星空在线(中国)公共测试中心的大力支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/adom.202401320