《ACS Omega》：防伪用彩色可调微晶荧光粉的简易合成！

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开发具有可调发射颜色的发光材料为在显示、防伪和光学传感器中的应用提供了巨大的机会。在这里，作者报道了一种在无机基质材料中合成颜色可调上/下转换发光的方便、通用的方法。发射颜色可以通过改变激发波长进行调谐，从而允许在可见光谱中进行动态颜色调谐。最终证明，通过调整不同发射峰的强度比，这些荧光粉可以实现前所未有的发光可调谐性。这些发现为控制多种发射颜色过程提供了有价值的见解，同时为动态防伪和在250-320nm范围内的紫外线视觉传感提供了可能性。这些结果为开发新一代刺激响应发光材料和智能设备提供了机会。相关论文以题目为“Facile Synthesis of a Color-Tunable Microcrystal Phosphor for Anti-Counterfeit Applications”发表在ACS Omega期刊上。

论文链接：

https://dx.doi.org/10.1021/acsomega.0c04516

在按需颜色应用中，始终需要能够在不同环境下发出可调谐和宽光谱颜色的材料。具有动态多色发射的材料的进步可能会在广泛的研究领域带来革命性的发展，包括加密数据存储、防伪、显示、成像和传感。例如，在防伪中实现这种独特的材料允许动态荧光信号具有比主要依赖单光子晶体的传统防伪等效物更高的安全性的彩色发射。传统的可调谐发射材料，如荧光染料或量子点，表现出响应于特定激发波长或控制激发功率密度的可调谐光致发光（PL）特性。有机荧光染料基于不同的分子骨架和结构。碳量子点在不同激发波长下由于形成多个发射中心而产生多色发射。尽管在合成和表现方面取得了突破性进展。但在整个可能的色度范围内，在单一材料中获得可行的动态多色调制解决方案仍然是一个挑战。在过去的十年中，无机发光材料在光电子器件，包括固态激光器、照明和显示器方面取得了重大进展。

最近，在晶格中掺杂镧系元素（Ln）离子和/或过渡金属（TM）离子作为发光中心的主体材料受到了特别的关注。Ln和TM离子独特的阶梯状排列能级使光子能够在从紫外线（UV）到可见光和近红外（NIR）的一系列光谱区域内高效地产生。掺镧系元素的上转换材料可以实现反斯托克斯发射，其泵浦强度比传统非线性光学技术要求的低几个数量级。它们的特殊性质，即大的反斯托克斯位移和尖锐的发射光谱，导致了应用的多样性。高效的发光中心和稳定的物理化学性质。掺杂的无机材料表明，在主体中优先Ln离子和其他金属离子的共掺杂可能是实现动态可调谐发光的有效策略。（文：爱新觉罗星）

图1.（a）Na₂CaGe₂O₆的单位晶胞及其多发射特性，（b）提出了掺杂材料的电子跃迁路径

图2.不同离子比率的发射光谱：（a）Pb²⁺从4%到8%不等(b）Mn2+从0.8%变化到2%(c）Yb3+含量在1.2-2%之间(d）UCL光谱对980 nm激光功率密度的依赖性。

图3.Na₂CaGe₂O₆的光致发光特性（a）激发−发射图谱。（b）动态颜色调制的轨迹。（c，d）粉末在254和300 nm处的相应发射强度。（e）630处合成掺杂的激发光谱（红线）和390纳米（蓝线）。