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LPR | 肖冠军教授等人在近红外二区窗口压强诱导发光研究中取得重要进展

时间:2025-07-14 09:49:50 点击:

近日,娱乐城 高压与超硬材料全国重点实验室邹勃教授团队肖冠军教授等人在全无机金属卤化物的近红外二区窗口(NIR-II)压强诱导发光研究中取得重要进展,首次获得了NIR-II窗口的压强诱导发光材料PIEgens。通过压强调控策略,成功实现了零维空位有序双钙钛矿Cs2WCl6NIR-II区的发射增强和显著的压致变色。相关研究成果以“Pressure Modulates Emission of Cs2WCl6 in the NIR-II Window”为题发表在《Laser & Photonics Reviews》上。

 

近红外区发光材料在生物医学成像和光学传感等领域具有巨大的应用潜力,然而其实际应用常受到发射波长较短、发光效率较低以及发射光谱较窄而易被非靶向生物组织吸收等限制。在本工作中,肖冠军教授等人对无铅的环境友好型材料Cs2WCl6施加压强,对其发光性质进行有效调制。研究发现,在7.0 GPa的压力下,材料在NIR-II区内的发光强度实现了近一个数量级的显著增强。随着压力的进一步增加,其发光峰位发生高达227 nm的显著红移,从而将Cs2WCl6的发射光谱从NIR-I区连续调制到NIR-II区。

这一优异性能源于压力诱导的多重效应协同作用:压力增强了材料结构刚性,有效抑制了电子-声子耦合,大幅减少了非辐射能量损失,并提升了与振动耦合的d-d 1T2g/1Eg 3T1g跃迁相关的辐射效率;同时,压力作用下W-Cl键的收缩导致晶体场分裂能增大,基态3T1g与激发态1T2g/1Eg之间的能隙逐渐减小,这也与高压下3T1g1T2g/1Eg跃迁相关的亚带吸收峰红移相对应;此外,压力促使低能发光组分辐射跃迁,重构多能级发射平衡而宽化。三者共同决定了高压下Cs2WCl6NIR-II发射增强、压致红移变色和光谱展宽。

该研究不仅深入揭示了高压下零维空位有序双钙钛矿Cs2WCl6结构演变与光学特性之间的内在机制,更成功展示了一种利用压强工程实现无铅金属卤化物材料高效、宽带NIR-II区发射的有效策略,为开发用于生物医学成像及光电子学领域的新型可调谐NIR-II波段发光材料奠定了坚实基础。

娱乐城 高压与超硬材料全国重点实验室博士研究生王敬天为本文的第一作者,通讯作者为娱乐城 肖冠军教授、邹勃教授,以及聊城大学王凯教授。该工作得到了国家重点研发计划重点专项和国家自然科学基金等项目的资助,以及上海光源同步辐射BL15U1线站的支持。