稀土钼酸盐材料的光环境诱导变色性能与其自身吸收反射特性与光源功率分布相关。基于色度学原理，对比国际照明委员会规定的4种标准光源(即D65、A、F2与F11光源)的功率分布曲线，构建了不同光源间的差异函数，并分析可知此类材料一般在功率分布差异显著的光源间会呈现明显色差，当此类材料的反射率极小值位于光源差异函数的尖锐峰附近时，在相应光源间呈现较大色差，反之则色差较小。根据稀土离子的特征吸收谱线，筛选出具有光环境诱导变色效应的稀土元素，并实验验证了高温固相法所合成稀土钼酸盐变色材料。

石榴子石的化学通式为A₃B₂［SiO₄］₃，属于岛状硅酸盐矿物。极少数石榴子石因过渡元素（如Cr、V等）的类质同象替代，而在可见光区形成两个透过窗，并随外部光源变化而呈现不同颜色，以日光灯下呈紫至绿色调，而白炽灯下呈黄至红色调最为常见。具变色效应的石榴子石常为镁铝榴石、锰铝榴石或镁铝-锰铝榴石。选取宝石级变色镁铝-锰铝榴石，利用电子探针（EPMA）、傅里叶变换红外（FT-IR）光谱仪、紫外-可见光（UV-Vis）分光光度计和光致发光（PL）光谱仪测试，探求其变色机理。EPMA成分分析显示样品是一种含Cr³⁺的镁铝-锰铝榴石，含少量钙铝榴石和铁铝榴石。UV-Vis吸收光谱呈现420 nm（Mn²⁺d-d轨道跃迁⁶A_1g→4Eg）附近的拖尾宽吸收带与571 nm（Cr³⁺d-d轨道跃迁⁴A_2g→⁴T_2g）宽吸收带叠加，形成蓝绿光区（500 nm为中心）和红光区（650 nm以上）的两个透过窗。由于日光灯偏蓝绿光而白炽灯偏红橙光，样品选择性透过两个区域并产生变色效应，样品最终受日光灯激发产生靛青色，而在白炽灯下呈现橙红色调。结合UV-Vis和PL光谱分析，镁铝-锰铝榴石中的Mn²⁺、Fe²⁺和Cr³⁺在立方体空隙和八面体结构中类质同象替代频繁，Cr³⁺的最强发光中心位于686 nm附近，是样品在长波下呈现弱红色紫外荧光的原因，Fe²⁺作为荧光淬灭剂对Cr³⁺产生的荧光有非常强的抑制作用甚至导致样品在紫外光线下荧光呈惰性。样品出现变色效应的结果是锰铝榴石中含有的Cr³⁺所致。

磷灰石是珠宝市场上常见的宝石品种, 因颜色丰富而广受欢迎。 变色磷灰石是稀有品种且价格高昂, 该品种在D65光源（色温6 500 K）下呈黄绿色, A光源（色温2 856 K）下呈粉红色, 其可见光光谱的谱学特征与变色成因未被详细研究。 基于此, 将一颗变色磷灰石晶体, 沿其平行c轴和垂直c轴方向各切下一个薄片并双面平行抛光, 分别测试其可见光光谱与微量元素。 结果发现, 其可见光光谱中谱峰较多: 位于583和578 nm处的吸收双峰强度最强, 位于748和738 nm处的吸收双峰强度中等, 分别位于688和526 nm处的吸收峰, 强度较弱。 还有一些非常微弱的吸收峰, 分别位于514, 483, 473和443 nm处。 位于748和738 nm处的吸收双峰与583和578 nm处的吸收双峰共同造成了红橙光区的透射窗, 583和578 nm处的吸收双峰与526 nm处的吸收峰共同造成了黄绿光区的透射窗。 D65光源和A光源由于相对光谱功率分布不同, 在不同透射窗的透过有所不同, 导致变色磷灰石在不同光源下呈现出不同颜色。 D65光源中黄绿光成分较多, 透过黄绿光区透射窗的成分较多, D65光源下磷灰石呈黄绿色, A光源中红光成分较多, 通过红橙光区透射窗的成分较多, A光源下磷灰石呈粉红色。 因此, 磷灰石的变色效应与位于748和738 nm处的吸收双峰, 位于583和578 nm处的吸收双峰以及位于526 nm处的吸收峰相关。 根据微量元素数据与稀土元素的晶体场理论, 这些吸收峰是由稀土元素钕（Nd）导致。 根据不同晶体方向样品的可见光光谱特征, 平行c轴方向变色效果更好, 建议加工变色磷灰石晶体时宝石台面应尽量平行c轴。 该研究结合微量元素与可见光光谱分析了变色磷灰石的变色成因, 并为其加工切割方向提供了指导。

近年有发现缅甸琥珀具有特殊的变色和“留光”效应, 因其品种的稀有和珍贵, 具有极高的商业价值和研究价值, 而关于此类缅甸琥珀的颜色成因研究未见相关报道。 笔者对缅甸变色效应琥珀、 “留光”效应琥珀以及不变色普通琥珀样品进行了宝石学常规测试包括: X射线荧光光谱仪(XRF)、 X射线粉晶衍射仪(XRD)、 红外光谱仪、 紫外可见分光光度计的测试, 以探索缅甸“留光”效应和变色效应琥珀与普通琥珀的差异性, 为缅甸琥珀“留光”效应和变色效应的颜色成因机理提供依据。 研究结果如下; (1)XRF物质成分分析显示: 缅甸“留光”效应琥珀含有较高的硫(S)是普通琥珀的4倍之多, 较高的钙(Ca)元素含量接近普通琥珀含量的6倍; (2)XRD物质结构分析显示: 缅甸变色效应琥珀在150有尖锐的特征峰, 而普通琥珀没有; (3)紫外光谱图中: 缅甸变色效应琥珀在210和447 nm有独特的吸收峰, 其他种类琥珀没有; (4)五颗琥珀样品的红外光谱吸收峰相同, 显示其来自同一个产地缅甸。 具有特殊光学效应的琥珀可能与缅甸琥珀形成的地层温压环境和地质年代有关, 由于氧化程度高埋藏时间长, 导致某些缅甸琥珀内部微结构以及微量杂质元素发生变化, 以致出现一系列的特殊光学效应。

坦桑尼亚Umba出产颜色丰富的刚玉, 该研究对象是一颗来自Umba的具有特殊变色效应的蓝宝石, D65光源(色温6 500 K)下呈现淡黄色, A光源(色温2 856 K)下呈现淡紫红色。 为了研究这颗变色蓝宝石紫外-可见光光谱中的谱峰归属与变色成因, 该研究使用电荷补偿理论来分析此样品紫外-可见光光谱中的谱峰归属。 采用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对这颗变色蓝宝石进行了测试。 结果发现, 变色蓝宝石紫外-可见光光谱中存在位于377, 388和450 nm处的3个吸收峰和1个以560 nm为中心的宽缓吸收带。 样品的颜色主要受450 nm处吸收峰和以560 nm为中心的吸收带影响, 其中以560 nm为中心的吸收带造成了这颗蓝宝石的变色效应。 根据激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪的测试结果, 样品中主要杂质元素有Fe, Ti, Cr, V和Mg等。 样品紫外-可见光光谱中377, 388和450 nm处的吸收峰是由Fe3+导致。 蓝宝石中的Cr3+, V3+, Fe2+-Ti4+对都可以在560 nm附近产生吸收, 结合电荷补偿理论分析, 刚玉中的Mg2+会优先和Ti4+进行电荷补偿, 样品中Mg含量要稍微高于Ti, 推测样品中几乎所有Ti4+会与Mg2+进行电荷补偿, 因此样品中几乎不会存在Fe2+-Ti4+对。 Fe2+-Ti4+对电荷转移产生的吸收特征具有很强的偏振性, 尤其是在580 nm以后的吸收特征会随着偏振方向的改变而有很明显的变化。 偏振紫外-可见光光谱测试发现以560 nm为中心的吸收带没有明显的偏振性, 进一步验证了样品中几乎没有Fe2+-Ti4+对, 因此以560 nm为中心的吸收带主要是由于Cr3+和V3+造成的。 样品的颜色主要是由Fe3+, Cr3+和V3+引起的, 而变色效应主要是由Cr3+和V3+导致。 结合电荷补偿机制与偏振-紫外可见光光谱来解释这颗变色蓝宝石的紫外-可见光光谱中以560 nm为中心的吸收带的归属, 为研究刚玉紫外-可见光光谱中较为常见的位于560 nm左右吸收带的归属提供了一种新的研究思路。

通过Debus-Radziszewski、Suzuki-Miyaura 和Knoevenagel 缩合反应, 设计合成了一种新型的咪唑衍生物L, 并使用傅里叶变换红外光谱和核磁共振氢谱对合成化合物进行了结构表征。不同极性溶剂中光物理性质和密度泛函理论计算结果表明该系列化合物具有典型的分子内电荷转移(Ｉntramolecular charge transfer,ICT)效应; 紫外-可见吸收和荧光发射光谱证实它表现出聚集诱导猝灭(Aggregation-caused quenching,ACQ)性质。进一步的光物理性质测试表明化合物L在THF/H2O混合溶液中可实现对2,4,6-三硝基苯酚(苦味酸, picric acid,PA)的检测, 检测限为3.7×10-6 mol/L。

硬水铝石（α-AlOOH）是铝土矿的主要组成矿物之一, 常用于工业提炼铝以及制作耐火材料。 近年来, 一种具有变色效应的硬水铝石晶体开始在市场中出现。 采用X射线荧光能谱仪、 红外光谱仪、 拉曼光谱仪、 紫外可见近红外分光光度计以及测量颜色参数等方法获得了变色硬水铝石和无变色效应硬水铝石的光谱学特征, 并探讨了其变色效应的成因。 变色硬水铝石在日光下常呈黄绿色而在白炽灯下呈褐红色, 其红外光谱与拉曼光谱与普通硬水铝石的特征峰较为一致, 其中红外光谱中的特征峰主要集中在400~1 200, 1 800~2 110和2 900~3 000 cm-1三个范围内, 拉曼特征峰则主要位于154, 331, 448, 665和1 189 cm-1附近。 对比化学成分分析和紫外可见吸收光谱的测试结果, 认为Fe3+和Cr3+的d—d电子跃迁导致变色硬水铝石在可见光绿-黄绿色光区（500~560 nm）和橙黄-红色光区（600~780 nm）的透射程度较为接近, 环境光源中红光和绿光相对功率分布的差异使硬水铝石产生变色效应。 对变色硬水铝石在模拟日光和白炽灯光条件下的颜色参数进行了测定, 结果显示不同光源下样品颜色参数a*和h0的变化, 可定量地描述变色硬水铝石的变色效应。 为硬水铝石的应用拓展、 性能改善以及氢氧化物材料光学性质的深入探讨提供了科学依据和数据支持。