稀土无机发光材料：电子结构、光学性能和生物应用.pdf

中国科学: 化学 2014 年 第44 卷 第2 期: 168 ~ 179 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 专题论述 配位化学与功能材料专刊 稀土无机发光材料: 电子结构、光学性能和 生物应用 郑伟, 涂大涛, 刘永升, 罗文钦, 马恩, 朱浩淼, 陈学元* 中国科学院光电材料化学与物理重点实验室; 中国科学院福建物质结构研究所, 福州 350002 *通讯作者, E-mail: xchen@ 收稿日期: 2013-10-08; 接受日期: 2013-10-31; 网络版发表日期: 2014-01-09 doi: 10.1360/N032013-00041 摘要 目前, 稀土无机发光材料在激光、光通讯、平板显示、荧光生物标记和纳米光电子 关键词 器件等领域具有广泛的应用前景. 稀土离子(从Ce 到Yb)是一类性能优异的结构和光谱探针, 稀土发光 电子结构 其在不同介质材料中的光学性能主要取决于其局域态的电子结构和激发态动力学. 对稀土 激发态动力学 发光材料开展深入的光学和光电子学基础研究有助于发现新颖的光学性能或开辟新的应用 上转换 领域. 依托研制的低温高分辨激光光谱和上转换量子产率等仪器, 本课题组致力于稀土无机 荧光生物标记 发光材料电子结构与性能研究, 近年来在发光材料的控制合成、电子结构、光学性能及生物 应用等方面取得了系列重要结果. 这些研究有望加快实现稀土无机发光材料在生物应用的 突破, 实现稀土资源的高值利用. 1 引言 工作, 包括发光材料的先进测试平台研制、发光材 料的电子结构、激发态动力学与光学性能研究及其 稀土作为我国的战略资源, 实现稀土高值利用 生物应用探索. 和产业链延伸一直是我国稀土产业长期发展的战略 目标. 稀土离子是一类性能优异的结构和光谱探针, 2 发光材料的电子结构 稀土离子在不同介质材料中的光学性能主要取决于 其局域态的电子结构和激发态动力学[1~3], 对稀土 如何提高发光材料的量子产率和光/热稳定性等 发光材料开展深入的光学和光电子学基础研究有助 光学性能是材料实用化的关键. 稀土离子在不同介 于发现新颖的光学性能或开辟新的应用领域. 依托 质材料中的光学性能主要取决于其局域态的电子结 研制的低温高分辨激光光谱和上转换量子产率等仪 构和激发态动力学. 器, 本课题组致力于稀土无机发光材料电子结构与 性能 的研究, 近年来在发光材料的控制合成、电子 2.1 低温高分辨激光光谱测试系统的研制 结构、光学性能及生物应用等方面取得了系列重要 为揭示发光材料的电子结构和激发态动力学, 本 结果. 这些研究有望加快实现稀土无机发光材料在 课题组研制了低温高分辨激光光谱测试系统. 与光电 生物应用的突破, 实现稀土资源的高值利用. 本文 子材料的研发相比, 我国在高端光谱学测试仪器研制 综述了本课题组近年来在稀土发光材料方面的研究