近日，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研究員孔祥貴、劉曉敏課題組在稀土上轉(zhuǎn)換納米材料光子動(dòng)力學(xué)精準(zhǔn)調(diào)控上取得突破性進(jìn)展。
稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在生物醫(yī)學(xué)、信息和能源等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。然而，由稀離子光子動(dòng)力學(xué)復(fù)雜過(guò)程決定的光子能量上轉(zhuǎn)換效率過(guò)低挑戰(zhàn)問(wèn)題的限制，其應(yīng)用基礎(chǔ)研究進(jìn)展極其緩慢，自稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光概念提出以來(lái)未能獲得實(shí)質(zhì)性突破。因此，深入地揭示和生動(dòng)地描繪上轉(zhuǎn)換光子動(dòng)力學(xué)的清晰圖像，是突破光子能量上轉(zhuǎn)換效率瓶頸問(wèn)題限制的最為關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。
孔祥貴與劉曉敏課題組創(chuàng)新地將可控“離子納米分區(qū)摻雜”技術(shù)和稀土離子延遲激發(fā)調(diào)控方法與Monte Carlo計(jì)算模擬方法相結(jié)合，在國(guó)際上首次清晰闡述了光子能量在多納米層區(qū)域內(nèi)的吸收、遷移、傳遞及復(fù)合的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，生動(dòng)描繪了光子能量單次瞬態(tài)遷移迅速和“游走”隨機(jī)等動(dòng)力學(xué)圖像，實(shí)現(xiàn)了光子動(dòng)力學(xué)過(guò)程的精準(zhǔn)調(diào)控，為解決光子上轉(zhuǎn)換效率低的挑戰(zhàn)性難題明確了方向。
相關(guān)研究成果以封面論文的形式發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上，博士佐婧、助理研究員涂浪平為共同第一作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委，吉林省領(lǐng)軍人才及創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、優(yōu)秀青年項(xiàng)目等的資助以及荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)范特霍夫分子研究所教授張宏、Evert Jan Meijer在模擬計(jì)算方面的支持。
