近/中红外激光和超连续光源在红外光电对抗、生物医疗、遥测感知和激光探测及测距(LIDAR)等领域具有十分重要的应用价值。近年来, 基于软玻璃光纤来产生和传输高亮度近/中红外(特别是2~5 μm)激光方面的研究取得了显著进展。在中红外软玻璃基质中, 具有相对较低声子能的碲酸盐玻璃对于设计近红外和中红外激光器和放大器、高功率中红外激光传输和传感应用无源光纤具有特别的吸引力。本文重点总结了低损耗碲酸盐玻璃的关键制备技术, 并综述了碲酸盐玻璃及光纤在稀土掺杂中红外发光方面的研究进展, 最后对碲酸盐玻璃及光纤应用存在的问题和发展趋势进行了总结和展望。

Mn4+激活荧光粉可在蓝光激发下发射波长可调的红光, 是当前白光发光二极管用荧光粉的研究热点之一。在制备Mn4+激活红光荧光粉时, 有多种锰源可供选择, 如K2MnF6、KMnO4、Mn(HPO4)2、MnCO3、MnO2、MnO、Mn(NO3)2、Mn(CH3COO)2等。本文综述了文献中在制备Mn4+激活氟化物、氟氧化物和氧化物基质红光荧光粉时采用的锰源, 列举了相应的制备方法, 并总结了采取不同锰源和制备方法对所合成荧光粉的荧光性质(如量子效率)等方面的影响。最后就如何控制Mn4+激活荧光粉中锰离子价态等进行了展望。

刺激响应水凝胶可以对环境的微小变化产生较大的物理化学变化, 在药物传递、生物分离、生物传感器和组织工程等领域具有广泛的应用。但受聚集导致荧光猝灭(ACQ)效应的影响, 其在发光相关领域的应用受到限制, 聚集诱导发光(AIE)概念的提出解决了这一难题。将AIE分子引入水凝胶体系, 获得刺激响应型AIE水凝胶, 在生物医学、信息防伪、3D水凝胶驱动器以及软体机器人的开发等多个高科技领域崭露头角。本文将近年来报道的刺激响应型AIE水凝胶按刺激因素分为物理因素(温度和光)、化学因素(pH、溶剂和离子)和生物因素(酶)三大类, 分别阐述了水凝胶的制备、响应机理及潜在应用, 并针对刺激响应型AIE水凝胶面临的问题和挑战进行了展望。

太阳电池的光电转换效率随着组件温度升高而降低, 适当冷却可以改善电池效率, 延长使用寿命, 因此人们对运行中太阳电池的冷却问题越来越关注。相比主动冷却, 太阳电池的被动冷却具有自我维持和无额外能耗等优势, 近年来被广泛研究。其中基于光谱选择的被动冷却主要包括两个方面: 一是选择性地屏蔽太阳辐射(0.3~2.5 μm)中的亚带隙光, 减小吸收热, 但保持光电响应波段光的高透射率; 二是提高光伏表面中红外波段(4~25 μm)的发射率, 提升寄生热的辐射散热能力。本文从光谱选择的角度出发, 对促进太阳电池降温的太阳光谱选择、辐射制冷及全光谱选择的材料和结构进行了归纳和总结。通过刻蚀、溅射、辊涂等方法在玻璃表面制备的光谱选择材料可以屏蔽太阳光谱中不激发光电效应的波段, 增强中红外辐射制冷能力, 从而有效降低光伏温度和提高光电转换效率。此外, 文章还对被动式制冷材料的产业化潜力进行了展望, 为相关的开发提供参考。

过渡金属Mn2+掺杂的半导体/绝缘体作为发光材料在照明、显示等领域具有重要应用。Mn2+离子具有5个未成对的d电子, 掺杂在发光材料中通常具有高自旋态, 其容易与近邻的Mn2+离子发生交换或超交换作用即磁相互作用。此类相互作用可在分子尺度下对电子自旋产生很强的束缚能力, 使得磁耦合Mn2+-Mn2+离子对的发光行为不同于孤立Mn2+离子的发光行为, 如荧光寿命变短、异常的发射波长红移/蓝移、多峰发射以及异常的磁光现象等。但由于受到浓度猝灭、缺陷、声子耦合、能量传递、与半导体激子的sp-d交换作用等多因素的影响以及测试技术的限制, 对Mn2+-Mn2+离子间磁相互作用的确认及其对发光行为的影响仍存在较多争议。随着研究的不断深入和一些新的表征手段如光磁测量技术的引入, 上述问题可以得到部分解决。本文首先简要介绍过渡金属离子磁相互作用类型及其理论基础; 然后综述Mn2+-Mn2+离子间磁相互作用对其吸收光谱、发射光谱、荧光寿命和磁光效应的影响, 并着重比较探讨了能证明Mn2+-Mn2+磁相互作用的存在及其作用类型的不同技术手段; 最后进行总结并对此类材料在LED器件等领域的潜在应用进行了展望。

Pr3+掺杂长余辉发光材料因其稳定高效的红色持久性发光而备受关注。近年来, Pr3+掺杂红色长余辉发光材料的基础研究和应用探索均取得了长足的进步。本文总结了Pr3+离子发光特性与电荷迁移带位置的关系, 概述了最近报道的发光材料体系, 讨论了余辉性能的优化途径, 介绍了相关材料在信息加密、交流发光二极管(AC-LED)、生物成像、应力传感等新领域的应用。最后, 指出了目前Pr3+掺杂红色长余辉发光材料研究中仍存在的问题, 并对其未来的研究方向进行了展望。

金纳米簇是一种制备工艺简单、具有分子级尺寸和量子效应的新型发光材料, 近年来在化学发光检测中得到了广泛应用, 特别是较多应用于体外生物检测。本文综述了金纳米簇化学发光(含电化学发光)体系在体外生物检测中的应用进展。首先, 阐释了金纳米簇的合成方法、结构、性质及其化学发光基本原理; 其次, 总结了国内外近年来基于该体系的体外生物检测研究进展, 并梳理了改善发光强度和检测灵敏度的已有策略; 最后, 对金纳米簇化学发光的未来发展趋势进行了展望。

荧光粉的发光特性由激活剂离子的电子构型决定, 同时也受激活剂离子在基质中的配位环境的影响。配位环境对激活剂离子发光性能的影响主要体现在电子云膨胀效应和晶体场劈裂效应这两个方面。电子云膨胀效应的强弱取决于激活剂离子与配体离子的成键特性(离子键与共价键成分的比例)以及阴离子极化率的大小; 而晶体场劈裂效应的大小取决于激活剂离子与配体离子所形成最近邻配位多面体的配位数、平均键长、畸变程度和点群对称性等。了解激活剂离子所占据格位以分析其所形成最近邻配位多面体构型, 对理解荧光粉的发光特性和开发新型荧光粉具有重要意义。本综述总结了文献中所用研究激活剂离子格位占据的8种方法, 并通过荧光粉研究实例(主要是以Ce3+、Eu2+或Mn4+为激活剂离子的白光LED用荧光粉)展示了每种方法的特点, 通过对比分析指出了各种方法的优势和劣势。这8种方法可归为三类: 光谱学方法、结构分析法和计算光谱学方法, 其中光谱学方法包括以下五类谱图的测试和分析: 激发波长依赖的发光光谱与监测波长依赖的激发光谱、波长依赖的荧光衰减曲线、时间分辨发射光谱、变温发射光谱与变温荧光衰减曲线, 以及掺杂浓度依赖的发射光谱。

近年来, 钙钛矿纳米晶由于具有优异的光电性质, 在发光、光电转换等领域获得了广泛的研究, 已然成为科研界的“明星材料”。然而, 钙钛矿纳米晶存在一些不足之处(例如稳定性差、光谱仅限于可见光区等), 限制了其应用。稀土离子具有丰富的4f能级和特殊的电子构型, 因此, 将稀土离子掺杂到钙钛矿纳米晶中, 能够显著提升材料的光电性质, 并改善稳定性, 解决钙钛矿纳米晶面向实际应用需求的关键问题。本文详细介绍了稀土掺杂钙钛矿纳米晶的性质, 重点对材料在发光二极管、太阳能电池以及光电探测器等多个方面的应用实例进行了总结与展望。

全光谱白光具有和太阳光光谱接近的覆盖可见到红外连续波段的光谱特征, 对光学研究具有重要意义。连续激光驱动光学活性材料的全光谱白光因其特殊的发光性能及高效的发光效率吸引了研究者广泛的研究兴趣。本文首先从有无激活中心角度对可产生全光谱白光的无机材料进行了分类总结。然后从光谱性能、温度性能及光电性能三个方面对无机材料体系中的全光谱白光的光物理过程进行了归纳分析, 并对全光谱白光的应用做出了展望。最后对这一非线性光学效应的全光谱白光发光现象未来的研究方向及发展趋势进行了总结。