近日，华南理工大学材料科学与工程学院周博教授团队在Nature Photonics（《自然·光子学》）在线发表了题为“NIR II-responsive photon upconversion through energy migration in an ytterbium sublattice”（基于镱亚晶格能量迁移的红外II区响应上转换发光）的研究论文。该文章提出了一种可以有效实现红外II区响应的上转换发光机理模型，可望进一步推动稀土发光基础研究以及研发新型高效上转换发光材料体系。 

周博教授团队一项研究成果在Nature Photonics发表

　　据介绍，光子上转换是一种重要的非线性反斯托克斯发光现象，表现为低能量光子激发而获得高能量光子发射，在激光、显示、光伏、信息存储与安全以及生物成像与诊疗等领域具有广阔应用前景。目前，上转换发光研究主要基于传统的980nm和短波长近红外I区波段（例如808nm）激发调控，而最近的研究表明，红外II区在光通讯、纳米光子学、生物医学等领域愈来愈显示出重要应用。

　　文中作者提出一种模型，通过引入镱亚晶格选择性调控敏化剂铒与发光离子之间的相互作用，成功获得了Tm3+、Ho3+、Gd3+、Eu3+、Tb3+等多种离子的上转换发光。除了实现多种离子上转换发光，本概念模型也获得了高达1219 nm反斯托克斯位移的紫外上转换发光（Gd3+：311 nm 发射）。进一步通过构建敏化-迁移-检测的核壳结构深入探讨了镱晶格能量迁移的基本物理规律。

　　深入研究表明，在本结构中引入微量Ce3+可通过Ce3+-Er3+之间的交叉弛豫对敏化剂Er3+的各能级布居进行调控，从而有效抑制了可见光波段的发光，成功获得了红外I区的准单带发射。此外，利用镱亚晶格的能量迁移特性还可获得红绿可调上转换发光，在信息安全存储与防伪等领域展现出广阔的潜在应用前景。本研究成功构建了可用于红外II区响应的上转换发光概念模型，促进了对微观尺度能量迁移和稀土发光物理本质的理解，可望进一步推动稀土发光基础研究以及研发新型高效上转换发光材料体系。

　　论文通讯作者为华南理工大学周博教授和张勤远教授。该项研究工作得到了国家自然科学基金、广东省珠江人才计划等科研项目的资助。（图文/材料科学与工程学院 编辑/赵春旭）

附：论文链接及作者简介

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41566-020-00714-6

　　周博，男，华南理工大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。主要从事稀土发光材料与器件领域的研究工作，在上转换发光物理机制、光谱精细调控、离子相互作用、光子玻璃与光纤器件等方向取得系列创新性成果，迄今以第一作者或通讯作者在 Nat. Photon.、Nat. Nanotech.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.等著名期刊发表SCI收录论文30余篇，在国内外学术会议做主题/邀请报告20余次，主持国家自然科学基金等项目5项。