1 北京师范大学 应用光学北京重点实验室, 北京 100875
2 上海应用技术大学 材料科学与工程学院, 上海 200235
3 北京科技大学 先进金属材料工程国家重点实验室, 北京 100083
4 北京科技大学 材料科学与工程学院, 北京 100083
5 北京师范大学 化学学院, 北京 100875
本研究首次把预先制备好的Ag@SiO2纳米核壳结构成功地引进到碲化物发光玻璃70TeO2-25ZnO-5La2O3-0.5Er2O3体内，发现(A) Ag(1.6×10−6 mol /L)@SiO2(40 nm) @Er3+(0.5%):铒碲发光玻璃相对于样品(B) Er3+(0.5%)：铒碲发光玻璃的可见光与红外光的激发光谱强度的最大增强依次为149.0%与161.5%，可见光与红外光的发光光谱强度则依次最大增强了155.2%与151.6%，同时还发现样品(A)相对于样品(B)的寿命显著变长。由于Ag@SiO2的表面等离子体吸收峰恰好位于546.0 nm，它与铒离子的发光峰546.0 nm完全共振，因此，Ag@SiO2对铒碲发光玻璃的发光共振增强作用显著。由于银的纳米核壳结构与玻璃的制作具有分步实现的优点，它既能成功控制Ag@SiO2的尺寸，而且在Ag@SiO2@Er: 铒碲发光玻璃的制作过程中还具有可操作性强的优点，同时价格也更加便宜。在保证银不被氧化的前提下，还可控制稀土离子发光中心与银的表面等离子体之间的距离，因此能够成功地减少背向能量反传递。上述优点促成了Ag@SiO2纳米核壳结构表面等离子体有效加强了Ag@SiO2@Er3+:铒碲发光玻璃的常规光致发光强度。
Ag@SiO2纳米核壳结构 发光的增强作用 表面等离离子体 Ag@SiO2 core-shell nanostructure luminescence enhancement surface plasmon
本文基于Mie散射理论,设计了三种(Au,Au-介质,介质-Au)球形纳米结构,并研究结构参数及周围环境对结构的光散射性质的影响。说明结构外半径的增加会使共振位置发生红移,线宽增加,并且偶极近似不再成立。经研究发现,在偶极近似下,Au-介质纳米核壳结构中核半径的增大使得散射峰增强,线宽也比金球颗粒的小。并且介质折射率的增加,会使散射峰进一步增强,并产生一定的红移。对于介质-Au纳米核壳结构,当Au层厚度较小的情况下,球模和腔模之间的强耦合作用使得共振峰位置发生较大的红移,散射峰也显著增强。并且随着介质核的折射率增加,会进一步使得模式发生红移。考虑到实际应用,最后通过在Au-介质纳米核壳结构的介质层引入增益,或者减小介质-Au纳米核壳结构半径,发现其均能在石英环境中实现可见光波段的窄带强散射。这些研究结果将对高性能透明显示屏的制备提供重要的理论依据。
Mie散射 纳米核壳结构 透明显示 Mie scattering Core-shell nanostructure Transparent display
1 长春工业大学 化学与生命科学学院, 化学工程学院, 材料科学高等研究院, 基础科学学院, 吉林 长春 130012
2 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
采用水热法制备了Mn2+/Fe3+共掺杂的NaYF4上转换纳米晶, 通过改变掺杂浓度来调控晶相、晶粒尺寸以及上转换荧光发射强度。以Fe3+共掺杂的上转换纳米晶为晶核, 通过改变反应时间来调控SiO2壳厚度, 观察到上转换荧光发射强度在反应4 h的条件下出现最大值。Mn2+/Fe3+共掺杂的上转换纳米晶样品整体上转换荧光强度分别提高到3.7倍和4.5倍, 同时Fe3+共掺样品的红色上转换荧光增强近7倍。基于近红外980 nm激光激发下的稳态光谱研究, 提出Yb3+-过渡族离子和Er3+之间的能量传递以及晶场对称性的改变引起了这种增强效应, 随着过渡族离子掺杂浓度的增加, 过渡族离子之间的交换相互作用导致上转换荧光的猝灭。
上转换发光 过渡族离子 纳米核壳结构 能量传递 upconversion luminescence transition metal core-shell nanostructures energy transfer
1 稀土冶金及功能材料国家工程研究中心, 内蒙古 包头 014010
2 包头稀土研究院, 内蒙古 包头 014010
3 哈尔滨工业大学 材料物理与化学系, 黑龙江 哈尔滨 150000
用微乳液法合成出SiO2包覆的Er3+掺杂的Y2O3粉体。X射线衍射结果表明, 所制备粉体为立方Y2O3结构。透射电镜照片显示, 其颗粒形状近似为球形, 粒径为20～50 nm。该粉体在波长为980 nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为562 nm的绿色和660 nm的红色上转换荧光, 分别对应于Er3+离子的4S3/2/2H11/2→4I15/2跃迁和4F9/2→4I15/2跃迁, 发光强度和激发功率的关系揭示其均为双光子过程。Er3+掺杂的Y2O3粉体具有高效的上转换发光性能, 而经过纳米复合后制成的Y2O3(核)/SiO2(壳)在水溶液中具有较好的悬浮性, 这对于其在生物荧光标记的应用具有重要意义。
纳米荧光粉 反相微乳液法 上转换发光 纳米核壳结构 nanometer phosphors reverse microemulsion method up-converting luminescence nanometer nuclear-shell structure
