王家成研究员和刘茜研究员团队在Bi离子激活余辉发光材料研究中取得系列进展

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长余辉发光材料受到高能射线、紫外线或短波长可见光辐射时,可将部分能量存储于材料的陷阱中，随后缓慢发射光子产生持续发光。长余辉材料独特的延迟发光特性使其广泛应用于生物荧光成像、光学信息存储和光学防伪等领域。Bi离子（Bi3+，Bi2+）是长余辉发光材料中有前景的非稀土激活剂。针对该领域的研究重点在于调节宿主结构和缺陷，以获得高强度的发光或可调谐的激发和发射波段，以适应不同的应用场景。近日，中国科学院上海硅酸盐研究所王家成研究员和刘茜研究员团队对Bi离子激活的余辉材料开展了研究，并取得了系列进展。
　　团队利用第一性原理计算结合高通量组合制备与快速表征平台筛选出最优Bi掺杂量的MgGa2O4:Bi3+。热释光曲线/EPR/XPS证实了体系内存在多个缺陷诱导的陷阱能级，并探究了MgGa2O4:Bi3+在光信息存储方面的应用。相关研究成果发表在Ceram. Int., 2022, 48, 19141–19149。团队还将Bi3+引入具有准层状晶格的BaGa2O4基质中，以形成双发射中心。BaGa2O4:Bi3+可实现动态且随温度变化光致发光及外部热刺激下的可调谐余辉发光。该研究进一步提出了动态发光的物理机制，并开发了基于多色发射行为的四重防伪应用展示，验证了多模光信息读写概念的可行性。相关研究成果发表在J. Am. Ceram. Soc., 2022, 105, 6241–6251。

　　在此基础上，该团队还综述了Bi激活余辉材料的调控策略和最新进展。包括Bi离子的基本构型及Bi激活余辉材料在波长上的分类（紫外线/可见光/近红外），强调利用局部结构调整对发光的调控策略，包括缺陷工程和理论预测。综述了Bi激活余辉材料在光信息存储、X射线成像、应力感应、防伪、光催化等领域的应用潜力，并提出未来的挑战和对Bi激活余辉材料的展望。该综述为未来设计具有可调控特性的多样化余辉材料提供了指导，以面向多种应用领域。该综述以“Bismuth-Activated Persistent Phosphors”为题发表于Adv. Opt. Mater., 2022, 2201827。
　　该系列研究的第一作者为上海硅酸盐所2020级硕士生唐扬敏。研究工作得到了国家自然科学基金委，上海市自然科学基金和上海市优秀学术带头人等项目的资助和支持。
　　文章链接： https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S027288422200997X
　　https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jace.18587
　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202201827
         文章来源：上海硅酸盐所
        王家成,男，工学博士，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，中科院“百人计划”入选者。2000年毕业于南京工业大学材料科学与工程学院，获学士学位；2007年毕业于中国科学院上海硅酸盐研究所，获工学博士学位，攻读博士学位期间荣获严东生奖学金；先后在日本东京大学、德国德累斯顿工业大学和英国卡迪夫大学从事科研工作近6年；2013年入选中国科学院“引进海外杰出人才”（百人计划）并回所工作。累计在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater., Energy Storage Mater., Sci. Rep., ACS Catal., Adv. Mater. Interfaces, Chem. Commun., J. Mater. Chem., Carbon等国际期刊上发表学术论文70余篇，被引用1500余次。担任Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., J. Am. Chem. Soc., Small, Biomater. Sci., Chem. Commun., Chem. Soc. Rev., Energy Environ. Sci.,等多个学术期刊的评审专家；担任国际学术期刊Nano Advances（ISSN 2415 – 1386, www.nanoadvances.org）的共同创刊主编。
      刘茜，上海硅酸盐所。1994年-至今，中国科学院上海硅酸盐研究所，高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室，先后任助理研究员（1994-1995年），副研究员（1995-1997年），研究员（1997-2007年），二级研究员（2008年-至今）。期间作为访问学者在英国纽卡斯尔大学材料/冶金/力学系（1994.9-1995.2，1996.5-1996.9）、瑞典斯德哥尔摩大学化学系（1999.3-1999.5，2001.9-2001.10）、香港科技大学物理系（1995.8-1996.2，2001.1-2001.3）执行双边合作交流计划。先后承担中科院创新方向性项目（首席科学家）、科工局前沿探索项目（负责人）、863新材料项目（负责人）、国家重点研发专项（负责人）等。现任中国稀土学会稀土催化专业委员会委员、上海市硅酸盐学会理事会特种无机材料专业委员会委员。曾任上海市第十二届和十三届人民代表大会代表。