近日,德州学院生物物理研究院刘国锋副教授、许士才教授指导研究生韩雨欣在光学领域顶级期刊《Laser & Photonics Reviews》(中科院一区,IF:10.0)上发表了题为“Breaking Concentration Limits: High-Efficiency Tm3+-Doped Double Perovskite UCL Enhanced by Plasmon Semiconductor Nanoparticles”的研究论文。
上转换发光材料在生物成像、光伏和光学防伪等领域具有广阔应用前景,但其效率长期受限于稀土离子低吸收截面和非辐射能量损失。针对这一挑战,研究团队通过表面钝化与局域表面等离子体共振协同策略,在Cs2NaYCl6: Yb3+/Tm3+核壳纳米颗粒中实现了显著的上转换发光增强。值得注意的是,在高Tm3+掺杂浓度(10%)下,体系仍展现出最强荧光强度,突破了传统大晶格体系中低掺杂浓度的限制,为高浓度稀土掺杂双钙钛矿材料的高效发光提供了首例实验证据。
研究进一步采用双钝化策略,通过双钙钛矿壳层包覆与SiO2封装,有效抑制了表面缺陷与非辐射跃迁,显著提升了材料稳定性与发光效率。更为重要的是,引入CsxWO3半导体的局域表面等离子体共振效应,通过局域电磁场增强与能量转移的协同作用,将上转换发光强度提升约两倍,从实验和理论层面揭示了半导体LSPR效应在稀土发光中的作用机制。

该工作展示了所制备纳米材料在多色防伪加密技术和细胞成像检测中的良好应用潜力,为新型高效上转换发光材料的设计与功能化应用提供了新思路。
文章链接:https://doi.org/10.1002/lpor.202503112
(作者:生物物理研究院 刘国锋 供稿审核人:许士才)