近年來，雙模式發(fā)光多功能材料因其在防偽、顯示、固態(tài)激光、太陽能電池、發(fā)光二極管、生物醫(yī)學等領域的潛在應用而備受關注。其中，稀土摻雜的發(fā)光材料由于稀土離子具有豐富的電子躍遷能級，可產(chǎn)生從紫外、可見到近紅外的發(fā)射光，引發(fā)學界關注。

　　近期，中國科學院城市環(huán)境研究所環(huán)境安全監(jiān)測研究組（張洪武團隊）設計合成了一種高效的稀土摻雜雙模式發(fā)光材料。研究人員選取NaLuF₄為基質(zhì)，將Ce³⁺和Nd³⁺共摻雜，通過簡便的水熱方法合成了NaLuF₄:Ce³⁺, Nd³⁺熒光粉，在不同的激發(fā)條件下實現(xiàn)了通過在單粒子內(nèi)的高效的雙模式紫外光（UV）和近紅外二區(qū)光（NIR-II）的發(fā)射。

　　研究發(fā)現(xiàn)，較高的NaF/LnCl₃比值不僅能夠促進NaLuF₄:Ce³⁺, Nd³⁺熒光粉的晶相從四方相向六方相轉(zhuǎn)變、形貌由納米顆粒向微棱鏡的形狀演變，還能夠提高NaLuF₄:Ce³⁺, Nd³⁺熒光粉的紫外和NIR-II發(fā)光性能。一方面，在X射線的照射下，由于Ce³⁺和Nd³⁺共摻雜的NaLuF₄熒光粉具有5d→4f躍遷發(fā)射，顯示出較強的寬帶紫外輻射；另一方面，在808 nm激光的激發(fā)下，由于Nd³⁺離子的⁴F_3/2→⁴I_11/2和⁴F_3/2→⁴I_13/2電子躍遷，Ce³⁺-Nd³⁺共摻雜NaLuF₄樣品產(chǎn)生了較強的NIR-II發(fā)射。同時，結合全面的光學性能測試，該研究探討了X射線和808 nm激光激發(fā)下Ce³⁺和Nd³⁺之間可能的發(fā)射和能量傳遞機制。詳細的能量傳遞機制如下圖所示。

　　該研究不僅為今后雙模式發(fā)光材料的研究奠定了理論基礎，而且也為雙模式發(fā)光材料在深部組織高分辨生物成像和治療方面的潛在生物應用提供了新思路。相關研究成果以NIR-II luminescence and X-ray induced UV luminescence from Ce³⁺, Nd³⁺ co-doped NaLuF₄ phosphors為題，發(fā)表在Journal of Alloys and Compounds上。研究工作得到國家自然科學基金、福建省國際合作重點項目等的資助。

　　論文鏈接 

NaLuF₄:Ce³⁺, Nd³⁺在X射線和808 nm激光激發(fā)下的UV和NIR-II發(fā)射機理和能量傳遞機制