近日，我校物理與電子信息學(xué)院朝克夫教授團隊在稀土發(fā)光與功能材料領(lǐng)域取得兩項重要突破成果，相關(guān)研究成果分別發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Laser & Photonics Reviews 和Journal of Colloid and Interface Science。該系列研究為全光譜健康照明、高靈敏溫度傳感及可穿戴應(yīng)力發(fā)光技術(shù)提供了全新材料體系與應(yīng)用方案，對綠色能源、智能傳感及生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。
一、新型鹵代鍺酸鹽熒光粉實現(xiàn)類太陽全光譜照明與超靈敏溫度傳感
團隊首次設(shè)計并合成了新型 Sr?Ge?O?Cl?:Eu2?（SGOC:Eu2?）鹵代鍺酸鹽熒光粉。該材料在 藍光（400 nm）、綠光（501 nm） 和紅光（670 nm） 范圍呈現(xiàn)多波段發(fā)射，其多位點發(fā)光特性源于 Eu2? 離子占據(jù)四種不同 Sr2? 晶格位點。通過引入 Ge/Si 晶格替代策略，團隊實現(xiàn)了 Eu2?離子發(fā)光效率的顯著提升，發(fā)光強度提高 2.82 倍，量子效率達到 57.5%。基于該材料制備的高顯色白光 LED 在太陽光譜 380–780 nm 范圍內(nèi)的匹配度高達 84.2%，顯色指數(shù)（Ra）高達 96，在健康照明應(yīng)用中表現(xiàn)出優(yōu)異性能。此外，SGOC:Eu2? 還展現(xiàn)出優(yōu)異的光學(xué)溫度傳感性能：在室溫下（298 K）絕對溫度靈敏度為 3.07% K?1，高溫（498 K）時相對靈敏度達 15.22% K?1，為下一代高效固態(tài)光源與高精度光學(xué)測溫器件提供了新型材料基礎(chǔ)。
二、自恢復(fù)多色磷酸鈣應(yīng)力發(fā)光材料在可穿戴與生物應(yīng)用中展現(xiàn)巨大潛力
我校朝克夫教授團隊與深圳大學(xué)王瑀、彭登峰教授團隊合作開發(fā)出一類低成本、可多色發(fā)射、環(huán)境友好且生物兼容的Ca?P?O?基應(yīng)力發(fā)光材料。該系列材料可在紫外至紅光的寬光譜范圍內(nèi)發(fā)光，并在多次機械加載循環(huán)中保持穩(wěn)定的發(fā)光強度與自恢復(fù)特性。研究利用第一性原理計算發(fā)現(xiàn)，該材料的縱向壓電系數(shù)d??高達24.90 pc/N，結(jié)合實驗驗證，揭示了其應(yīng)力發(fā)光機理為內(nèi)建壓電場與外部摩擦電場協(xié)同作用的結(jié)果。由于其發(fā)光強度與機械應(yīng)力呈線性關(guān)系，該材料在應(yīng)力傳感和運動監(jiān)測中具有重要應(yīng)用價值。團隊將Ca?P?O?: X材料與柔性聚二甲基硅氧烷（PDMS）、環(huán)氧樹脂以及仿真牙科材料相結(jié)合，成功制備了多種柔性可穿戴傳感器與生物器件原型。在人體接觸與人工唾液浸泡30天的生物安全性測試中，僅檢測到少量Ca、P元素，未檢出有害元素，進一步證明了其在可穿戴皮膚、運動防護及口腔修復(fù)等生物醫(yī)療場景中的應(yīng)用前景。
這兩項研究不僅推動了稀土發(fā)光材料的基礎(chǔ)研究，也契合內(nèi)蒙古自治區(qū)“五大任務(wù)”戰(zhàn)略，為綠色能源、智能傳感等產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要技術(shù)支持，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。
該研究成果分別得到了國家自然科學(xué)基金、自治區(qū)自然基金以及自治區(qū)科技計劃項目的資助。論文第一作者為物理與電子信息學(xué)院22級碩士研究生蘇日力格和王澤，朝克夫教授為通訊作者。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.138554
https://doi.org/10.1002/lpor.202500439
來源：科學(xué)技術(shù)處
