1 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科技大学研究生院科学岛分院,安徽 合肥 230026
3 安徽省先进激光技术实验室,安徽 合肥 230037
4 安徽建筑大学环境与能源工程学院,安徽 合肥 230601
5 安徽省东超科技有限公司,安徽 合肥 230088
本文介绍了一种波长宽、响应快的静态体三维显示系统,包括显示介质、控制系统及激光系统三部分。实验中,选取具有双频上转换效应的NaYF4∶Er@NaGdF4∶Yb@NaYF4∶Er纳米晶溶液作为显示介质。控制系统选用1024×768的数字微镜显示器(DMD)及扫描振镜对红外激光进行投影,使用成像光学软件将立体图像的二维切片转换为DMD/扫描振镜的控制信号。激光系统选用1550 nm和850 nm的红外激光,用适当的光学元件调整光束和光路。最终在纳米晶的环己烷溶液中(1 mmol/mL)以30×1024×768的分辨率实现了绿色(532 nm)三维图像体的快速扫描,图像无闪烁、深度线索自然、可360°观看。该显示系统对材料性能要求不高,搭建方便,显示效果明显,为上转换材料在三维显示领域的初步研究及大尺寸体三维显示技术的探究提供了参考。
体三维显示 双步双频上转换 NaYF4纳米晶 数字微镜显示器
太原科技大学 应用科学学院, 山西 太原 030024
全无机卤化铅铯钙钛矿纳米晶CsPbX3(X=Cl,Br,I)因具有独特的光电特性,近年来在固体照明及显示、太阳能电池、阻变存储器等领域成为研究的热门之选。Mn2+是一种比Pb2+半径小的过渡金属离子,利用Mn2+掺杂CsPbCl3钙钛矿纳米晶能够实现波长位于600 nm左右可见光区域的橘黄色发射,且能够部分替代钙钛矿纳米晶中的Pb2+,降低钙钛矿纳米晶的毒性。然而,Mn2+掺杂的卤化物钙钛矿纳米晶仍易受环境中水分子等的侵蚀而导致其荧光特性严重退化。本文采用一种利用四甲氧基硅烷(Tetramethoxysilane,TMOS)和聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)对Mn2+掺杂CsPbCl3钙钛矿纳米晶进行双壳层的包覆方法,并分析了双壳层包覆法对钙钛矿纳米晶稳定性提升的机理。此外,还对比了双壳层包覆的Mn2+掺杂CsPbCl3钙钛矿纳米晶在甲苯和二氯甲烷(Dichloromethane,DCM)溶剂下的发光特性,它们呈现的橘黄色荧光发射强度并未明显下降,且荧光量子产率(Photoluminescence quantum yield,PLQY)能够保持在25%左右。并以此为基础制备了相应的荧光纳米晶粉末,将其运用于潜指纹辨识上,可长期有效地检测潜指纹信息。
Mn2+掺杂 卤化物钙钛矿纳米晶 双壳层包覆 荧光粉末 潜指纹辨识 Mn2+-doped halide perovskite nanocrystals double-layer coating luminescence powder latent fingerprints identification
1 1.武汉理工大学 材料科学与工程学院, 武汉 430070
2 2.武汉理工大学 硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
近年来, 全无机铯铅卤化钙钛矿CsPbX3(X=Cl, Br, I)纳米晶(NCs)材料因具有长载流子寿命、强光吸收、低成本制造和带隙可调性等独特的性能已成为研究的热点, 但专注于CsPbBr3纳米晶瞬态光电导的相关研究却很少。本工作通过配体辅助再沉淀法制备了CsPbBr3纳米晶体, 并改进了光电导薄膜样品的制样方法和真空瞬态光电导测试装置, 研究了不同温度和不同激发功率对CsPbBr3纳米晶瞬态光电导的影响。不同温度的瞬态光电导实验结果表明, 在133~273 K温度范围内, 光生电流衰减速率随着温度增加而逐渐减小, 而在273~373 K温度范围内, 光生电流衰减速率随着温度升高而逐渐增大。不同激发功率的瞬态光电导实验表明, 激发功率从200 mW逐渐增大到1000 mW时, 光生电流衰减速率增大。本工作的研究方法为研究光激发光生载流子的动力学相关行为提供了一个的新思路。
卤化铅钙钛矿 CsPbBr3纳米晶 光生电流 瞬态光电导 载流子弛豫 lead halide perovskite CsPbBr3 nanocrystals photo-generated current transient photoconductivity carrier relaxation
1 北京大学 化学与分子工程学院,稀土材料化学及应用国家重点实验室,北京大学⁃香港大学稀土材料与生物无机化学联合实验室,北京分子科学中心,北京 100871
2 兰州大学 化学化工学院,甘肃 兰州 730000
近年来,将近红外光转换为短波长的可见或近红外光的稀土纳米晶上转换发光研究吸引了生物成像、纳米温度传感、太阳能电池等领域研究者的广泛关注。面向多领域的应用需求,稀土纳米晶上转换发光需提高其发光强度、发光波长以及激发波长的选择性。本文综述了纳米尺度上,通过组成、结构以及核壳结构的设计,在理解上转换发光过程的能量传递路径和上转换发光过程的基础上,提高对上转换发光的颜色、各跃迁的比例以及发光强度、发光寿命等调控的研究进展。此外,还关注了纳米晶与贵金属表面电场、表面有机分子以及环境温度的耦合在提高辐射跃迁几率、减少无辐射能量损失等方面提高其上转换发光强度的研究发展趋势。
稀土纳米晶 上转换发光 核壳结构 rare earth nanocrystals upconversion emission core/shell structure
深圳大学土木与交通工程学院, 滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室, 广东 深圳 518060
水化硅酸钙(C?傆bS?傆bH)作为水泥基胶凝材料的基因, 其结构变化对混凝土宏观性能发展至关重要。为了明确纤维素纳米晶(CNCs)在水泥中的改性机理, 采用共沉淀法制备C?傆bS?傆bH凝胶, 探讨了CNCs的形态效应及成核效应对C?傆bS?傆bH凝胶结构的影响。基于X射线衍射、透射电子显微镜、纳米压痕以及核磁共振等测试, 结果显示CNCs表面携带的羟基(-OH)可络合Ca2+, 随后与溶液中的SiO42-反应形成C?傆bS?傆bH凝胶, 包裹在CNCs周围形成致密的网络结构。CNCs为C?傆bS?傆bH凝胶的沉淀和生长提供了额外的成核位点, 促进了C?傆bS?傆bH凝胶聚合度的降低以及链长的缩短, 并且显著提升了高密度C?傆bS?傆bH凝胶的含量。
纤维素纳米晶 水化硅酸钙 晶核效应 微观结构 聚合度 cellulose nanocrystals calcium silicate hydrate nucleation effect microstructure polymerization degree
Author Affiliations
Abstract
1 South China University of Technology, School of Materials Science and Engineering, State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, Guangzhou, China
2 South China University of Technology, School of Physics and Optoelectronics, Guangzhou, China
3 Zhejiang University, School of Materials Science and Engineering, Hangzhou, China
4 Zhejiang University, College of Optical Science and Engineering, State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, Hangzhou, China
Lead halide perovskite materials exhibit excellent scintillation performance, which, however, suffer from serious stability and toxicity problems. In contrast, the heavy metal-free anti-perovskite materials [ MX4 ] XA3 (A = alkali metal; M = transition metal; X = Cl, Br, I), a class of electron-inverted perovskite derivatives, exhibit robust structural and photophysical stability. Here, we design and prepare a lead-free [ MnBr4 ] BrCs3 anti-perovskite nanocrystal (NC)-embedded glass for efficient X-ray-excited luminescence with high-resolution X-ray imaging with a spatial resolution of 19.1 lp mm - 1. Due to the unique crystal structure and the protection of the glass matrix, the Cs3MnBr5 NC-embedded glass exhibits excellent X-ray irradiation stability, thermal stability, and water resistance. These merits enable the demonstration of real-time and durable X-ray radiography based on the developed glassy composite. This work could stimulate the research and development of novel metal halide anti-perovskite materials and open a new path for future development in the field of high-resolution and ultrastable X-ray imaging.
lead-free metal halides anti-perovskite nanocrystals glass ultrastable X-ray imaging Advanced Photonics
2023, 5(4): 046002
1 长春理工大学 物理学院, 吉林 长春 130022
2 纳米光子学与生物光子学吉林省重点实验室, 吉林 长春 130022
为了利用可见光学元件实现对紫外偏振光的高性能探测,制备了CsPbBr3纳米晶/金属线栅复合薄膜,并通过向其表面沉积Al2O3钝化层提高了薄膜荧光稳定性,获得了紫外激发下偏振敏感的钙钛矿纳米晶薄膜绿色荧光。测试结果表明,以高温热注入法获得的CsPbBr3纳米晶为立方晶系结构,形貌呈方形,尺寸约39 nm。以紫外光激发纳米晶胶体溶液可在530 nm处观测到明显的绿色荧光。以自组装方法获得的CsPbBr3纳米晶/金属线栅复合薄膜荧光发光强度随紫外激发光的偏振方向呈周期性变化,其发光偏振度约为0.54。以原子层沉积技术向此复合薄膜表面沉积Al2O3层可明显提高其荧光强度,钝化后复合薄膜的发光偏振度仍可达0.36。以上结果表明,表面钝化和引入金属线栅方法可分别优化钙钛矿纳米晶薄膜的荧光稳定性和荧光偏振度,所获得的紫外偏振敏感的CsPbBr3纳米晶复合薄膜在紫外偏振探测以及液晶显示等领域具有重要的应用价值。
CsPbBr3纳米晶 表面钝化 荧光增强 偏振 CsPbBr3 nanocrystals surface passivation fluorescence enhancement polarization
吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室,吉林 长春 130012
将掺铒纳米晶与甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体共聚获得的复合聚合物可用作聚合物光波导放大器的增益介质。器件的增益性能与复合聚合物中的纳米粒子浓度密切相关。本文利用高温热分解法成功制备了尺寸均匀的β?NaLu50%Y30%F4∶18%Yb3+,2%Er3+纳米晶。纳米晶尺寸约16 nm,表面修饰有不饱和基团,因此可以与MMA共聚合得到纳米粒子?聚甲基丙烯酸甲酯(NPs?PMMA)纳米复合材料。通过将纳米粒子的掺杂浓度分别调整为0.1,0.15,0.25 mmol,制备了三组不同键合比例的复合聚合物。下转换发射光谱和透过光谱测试分析表明,随着键合的纳米晶浓度升高,复合聚合物发光强度逐渐提高,但近红外区的光透过率略微下降。使用这三组复合聚合物材料制备的倒脊型光波导放大器,在1 550 nm处,器件的相对增益分别为3,3.46,5.61 dB,插入损耗分别为19.20,25.00,26.53 dB。该结果说明,虽然高掺杂浓度的稀土纳米晶造成了散射损耗增加,却有效地提高了增益介质在C波段的发光强度和器件的相对增益。在本文实验中,增加纳米晶浓度带来的增益提高优于散射损耗的增加。
掺铒纳米晶 复合聚合物 键合比例 光波导放大器 erbium-doped nanocrystals composite polymer bonding ratio optical waveguide amplifier