Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory for Mesoscopic Physics, Department of Physics, Peking University, Beijing 100871, China
2 Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics & Collaborative Innovation Center of Quantum Matter & Beijing Academy of Quantum Information Sciences, Peking University, Beijing 100871, China
3 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
4 Peking University Yangtze Delta Institute of Optoelectronics, Nantong 226010, China
5 Hefei National Laboratory, Hefei 230088, China
Hybrid metal-dielectric structures combine the advantages of both metal and dielectric materials, enabling high-confined but low-loss magnetic and electric resonances through deliberate arrangements. However, their potential for enhancing magnetic emission has yet to be fully explored. Here, we study the magnetic and electric Purcell enhancement supported by a hybrid structure composed of a dielectric nanoring and a silver nanorod. This structure enables low Ohmic loss and highly-confined field under the mode hybridization of magnetic resonances on a nanoring and electric resonances on a nanorod in the optical communication band. Thus, the 60-fold magnetic Purcell enhancement and 45-fold electric Purcell enhancement can be achieved. Over 90% of the radiation can be transmitted to the far field. For the sufficiently large Purcell enhancement, the position of emitter has a tolerance of several tens of nanometers, which brings convenience to experimental fabrications. Moreover, an array formed by this hybrid nanostructure can further enhance the magnetic Purcell factors. The system provides a feasible option to selectively excite magnetic and electric emission in integrated photonic circuits. It may also facilitate brighter magnetic emission sources and light-emitting metasurfaces with a more straightforward design.
Purcell effect magnetic emission hybrid structures Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 103602
四川大学 国家生物医学材料工程技术研究中心, 成都 610064
羟基磷灰石(HAP)具有优异的生物相容性、生物活性和缓慢的降解速率等特性, 有可能弥补透明质酸(HA)用作软组织填充材料的不足。本研究采用一步反应法制备均匀负载HAP颗粒的HA-HAP复合水凝胶, 分析了制备工艺参数对复合水凝胶理化性能的影响及调控方法, 评价了其细胞相容性。结果表明, 采用该方法制备的复合水凝胶含1.5%~3.0%HA、2.38%~15.8% HAP, 具有良好的灭菌稳定性。通过改变HAP含量和交联剂的用量可以调控复合水凝胶的力学性能、溶胀行为等理化性能。利用一阶指数衰减方程可以较好地拟合复合水凝胶的溶胀行为, 质量溶胀率在1 h时已达到平衡溶胀率的90%以上。复合水凝胶具有良好的HA酶降解性, 1500 U/mL的酶作用2 min后HA降解率超过95%, 复合水凝胶可以快速溃散; 加入HAP颗粒不仅使复合水凝胶有更好的可塑性, 而且更有利于面部软组织填充和轮廓修正。优化制备的可注射HA-HAP复合水凝胶具有可调的理化性能和良好的细胞相容性, 可以较长时间地保留在体内, 兼具促进组织修复或重建的潜力, 有望成为优良的软组织填充材料。
可注射材料 透明质酸 羟基磷灰石 理化性能 细胞相容性 injectable composite hyaluronan hydroxyapatite physicochemical property cytocompatibility
1 福州大学 1. 材料科学与工程学院
2 生态环境材料先进技术福建省高等学校重点实验室, 福州 350108
为研究热处理过程与异质结构筑对WO3的光电化学效应的影响机制, 采用低温溶剂热法制备纳米花状WO3, 通过热处理精确调控WO3纳米花的活性晶面、晶粒尺寸及结晶度。进一步借助循环化学浴法, 构筑WO3/CdS/α-S异质结, 并研究其光电化学性能与浓度效应。结果表明, (200)晶面是WO3纳米花的主要暴露晶面, 且比例随热处理温度升高而增大。350 ℃热处理的WO3纳米花表现出最高的光响应电流。通过构筑WO3/CdS/α-S梯形异质结, 增强材料在可见光区的吸收, 以牺牲少部分载流子的方式提高整体光生载流子的分离效率, 促进WO3的宏观光电化学效应的提升。
氧化钨 纳米花 梯形异质结 光电响应 tungsten oxide nanoflower step-scheme heterostructure photocurrent response
大连工业大学 纺织与材料工程学院， 辽宁 大连 116034
为了增强稀土络合物的物理化学性能和成型加工性能，以扩大稀土发光材料在防伪、荧光标识与OLED等领域中的应用，本文将实验合成的铕的络合物溶于聚丙烯腈，通过静电纺丝技术制备了一种新型的Eu(BPA)3phen/PAN紫外荧光复合纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、热重差热分析仪(TG-DSC)与荧光光谱仪(FL)对发光纳米纤维的性能进行分析。实验结果表明，复合纤维的直径分布在200~400 nm，且随机取向。热重分析表明，Eu(BPA)3phen/PAN复合纤维的初始分解温度约为310 ℃，热稳定性较好。此外，研究了掺杂不同浓度Eu(BPA)3phen对纤维发光性能的影响，发现纤维的荧光发射强度随着Eu(BPA)3phen含量的增加呈现先增后减的变化趋势，当Eu(BPA)3phen的含量为2.5%时，荧光强度最高。这种新型的的Eu(BPA)3phen/PAN荧光复合纤维在防伪和OLED等方面具有潜在应用价值。
静电纺丝 Eu(BPA)3phen/PAN纤维 热学性能 荧光 electrospinning Eu(BPA)3phen/PAN fibers thermal properties luminescence
1 大连工业大学 纺织与材料工程学院, 辽宁 大连 116034
2 大连工业大学 信息科学与工程学院, 辽宁 大连 116034
采用高温熔融法制备了适用于钾钠离子交换波导的钬离子掺杂铝锗酸盐玻璃, 并对热离子交换玻璃样品的波导折射率分布和红外光谱特性进行了表征。实验结果表明, 在390 ℃的KNO3熔盐中热离子交换4 h时, 波导玻璃折射率最大改变量为0.006 9, K+-Na+热离子交换有效扩散深度为7.802 μm, 有效扩散系数达0.063 μm2/min。K+-Na+离子交换有效扩散系数比磷酸盐玻璃低, 与MP19硅酸盐玻璃相当, 但明显高于BK7玻璃和硼硅酸盐玻璃, 其热离子交换过程易于控制。在644 nm泵浦光下可观察到Ho3+归属于5I6→5I8的1.196 μm近红外有效发射, 最大受激发射截面为2.30×10-21 cm2。当Ho3+在5I6能级的分数因子超过0.6时, 增益截面达10-21 cm2量级以上。有效的近红外荧光发射和稳定的波导性能表明钬掺杂铝锗酸盐玻璃是~1.2 μm波导激光器潜在的增益介质。
钬离子 钾钠热离子交换 铝锗酸盐波导玻璃 近红外发射 Ho3+ ions K+-Na+ thermal ion-exchanged aluminum germanate waveguide glasses near-infrared emission
内蒙古科技大学 包头师范学院,内蒙古 包头 014030
基于光学琼斯矩阵理论，研究掺杂Sm2O3的向列相液晶TEB30A在弱磁场中的光栅衍射特性。结果表明，自然光通过处在弱磁场中的适量配比的Sm2O3/TEB30A样品后，会在远场产生衍射条纹，且衍射条纹会随外磁场强度的增加而出现动态的变化。产生衍射条纹是由于适量的Sm2O3的掺杂，使得向列相液晶TEB30A的折射率各向异性Δn沿外磁场方向呈现周期分布，形成了液晶光栅；当外磁场强度发生变化时，处在外磁场中的Sm2O3粒子和液晶分子的分布会随之发生变化，导致Δn沿外磁场分布的周期发生变化，从而引起液晶光栅常数发生变化，因此，衍射条纹呈现出动态变化的效应。模拟结果表明，当外磁场强度由0.464 9 T增加到0.518 5 T时，液晶光栅常数由0.5 cm降到0.4 cm。这一技术研究方法将大大降低液晶光栅的成本，同时，弱磁场环境也为使用者提供了一种安全的使用环境。
向列相液晶TEB30A 自然光 弱磁场 光栅 Sm2O3 Sm2O3 nematic liquid crystal TEB30A natural light weak magnetic field grating
1 大连工业大学 纺织与材料工程学院, 辽宁 大连 116034
2 大连工业大学 信息科学与工程学院, 辽宁 大连 116034
通过苯甲酸和1,10-菲啰啉为配体合成Eu(BA)3Phen三元配合物, 并利用静电纺丝技术制备了以聚丙烯腈聚合物为载体的荧光纳米纤维.采用扫描电子显微镜、荧光和绝对光谱测试分别对其微观形貌和荧光特性进行研究.测试与分析结果表明, Eu(BA)3Phen配合物掺杂聚丙烯腈纤维直径约为200 nm, 直径均匀且取向随机.在中波紫外辐射下, 纳米纤维呈现出明亮的红色荧光.随着Eu(BA)3Phen配合物掺杂量的增加, 配体到稀土离子之间能量传递更有效, 使得纳米纤维的发光强度显著增强.在电功率为115.61 mW的308 nm中波紫外发光二极管激发下, 1 wt%、2 wt%和4 wt% Eu(BA)3Phen掺杂聚丙烯腈纳米荧光纤维总的发射光子数分别为25.71×1011、61.50×1011和106.12×1011 cps, 其中Eu3+的5D0→7F2跃迁发射的光子数分别高达15.98×1011、41.21×1011和70.76×1011 cps.纤维中Eu3+在5D0→7F2发射的最大受激发射截面为4.12×10－21 cm2, 呈现出纳米荧光纤维较强的光辐射能力.光谱参数的绝对化表征表明Eu(BA)3Phen掺杂聚丙烯腈纳米纤维光子转换的高效性, 展示了其作为紫外-可见光转换层在柔性太阳能电池增感领域广阔的应用前景.
聚丙烯腈 纳米纤维 荧光定量 光子转换 Eu(BA)3 Phen Eu(BA)3Phen Polyacrylonitrile Nanofibers Fluorescence quantification Photon conversion 光子学报
2018, 47(11): 1116002
大连工业大学信息科学与工程学院, 辽宁 大连 116034
采用高温熔融法制备了镝离子掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体, 利用积分球绝对光谱测试系统, 在453 nm蓝色激光二极管激发下, 对玻璃荧光体的荧光光谱进行表征, 解析出玻璃荧光体的相关绝对荧光参量。 测试与计算结果表明, 1.0 Wt% Dy2O3掺杂玻璃荧光体在功率15.81 mW的蓝色激光激发下, 净发射光谱功率是286.91 μW, 发射光子数为17.17×1014 cps, 其荧光量子产率达到25.86%。 为提高玻璃荧光体对泵浦激光的利用率, 减少残余激光成分, 进而改善组合光品质, 制备了大体积的1.5 Wt% Dy2O3掺杂玻璃荧光体, 在高功率的蓝色激光激发下获得白色照明效果, 该玻璃荧光体在激发功率分别为56.0和252.7 mW的激光激发下, 组合荧光对应的色坐标分别是(0.316, 0.287)和(0.303, 0.268)。 激光激励下的高效白色发光表明Dy3+掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体在激光照明领域具有良好的应用前景。
氟硼酸盐玻璃荧光体 辐照参数 激光照明 Dy3+ Dy3+ Fluoride borate glass phosphors Irradiation parameters Laser illumination 光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1665
1 大连工业大学纺织与材料工程学院, 辽宁 大连 116034
2 大连工业大学信息科学与工程学院, 辽宁 大连 116034
采用高温固相反应法制备了xCe3+(x=0.01%, 0.05%, 0.10%和0.30%) 激活的Sr1-xAl2Si2O8近紫外荧光粉, 利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测出荧光粉的物相结构, 通过光致发光谱(PL)和激发光谱(PLE)表征了荧光粉的发光性质。 结果显示, 在中波紫外光激发下, 发射峰位于长波紫外区, 归属于Ce3+的5d→2F5/2和5d→2F7/2跃迁。 激发波长308 nm时, 观察到近紫外SrAl2Si2O8荧光粉的发光强度随Ce3+ 掺杂量增加而先增大后减小, 同时发射峰位置红移。 280和325 nm波长选择性激发条件下的差异性发射行为表明SrAl2Si2O8∶Ce3+具有两种性质不同的发光中心, 该结论由监测320和390 nm发射时获得的形状具有明显区别的激发光谱亦可得以验证。 离子半径的匹配性支持Ce3+优先取代Sr2+, 同时Van Uitert的经验公式估算结果推断出低浓度的Ce3+生成九配位的Ce(Ⅰ)发光中心, 高浓度掺杂情况下部分相互近邻的Ce3+有效配位数减小, 形成八配位的Ce(Ⅱ)发光中心。 紫外280 nm激发下峰位348 nm的发射谱带源于Ce(Ⅰ)和Ce(Ⅱ)发光中心共同贡献, 紫外325 nm激发下发射峰位于378 nm的发射带则主要对应于Ce(Ⅱ)发光中心。 紫外光激发下Ce3+发射出较强的近紫外光, 表明SrAl2Si2O8∶Ce3+是一种适用于研发紫外荧光光源的荧光粉体材料。
近紫外荧光粉 光致发光 Near-ultraviolet phosphors SrAl2Si2O8 SrAl2Si2O8 Ce3+ Ce3+ Photoluminescence 光谱学与光谱分析
2017, 37(11): 3360
