微米和纳米科技材料

一项重大突破为纳米发光材料的构建带来了新思路

9月20日,黑龙江大学黑龙江大学Xu Hui教授和新加坡国立大学教授刘晓刚领导的研究小组在纳米发光材料领域取得了重大突破:首次证明配体可以通过长距离(约5nm)调控纳米粒子的发光性质,揭示了基于配位场的纳米粒子表面电子态重构机制,为构建基于配体的杂化纳米发光材料提供了新思路。相关成果发表在国际顶级期刊《自然光子学》上,据徐辉介绍,掺稀土纳米发光微粒具有发光色纯度高、谱带多、范围宽、稳定性高等优点。在超分辨率显示、远程诊断和治疗、生物标志物等领域有着重要的应用。然而,小尺寸的纳米颗粒经常遭受严重的表面猝灭,这限制了这些材料在低浓度和高分辨率环境中的应用。一般认为,粒子表面的有机配体可以通过物理势垒抑制表面猝灭。然而,从配体功能化的角度来看,这种理解极大地限制了具有优异发光性能的复合纳米光学系统的发展。因此,研究这种纳米材料的表面猝灭机制具有重要的理论意义。研究小组发现,具有特殊配位模式的有机配体可以在纳米材料表面形成远程场,从而激活表面猝灭的发光离子,优化纳米粒子的能量传递过程,从而大大提高转化发光。这种效应可以将纳米颗粒在10 nm范围内的发光强度提高3000倍以上。这一结果表明,配体对纳米粒子的表面电子态具有显著的调节作用,颠覆了只考虑配体物理势垒效应的传统理解,形成了对配体局部效应和整体效应结合的全面理解,为超小型纳米粒子在生物、显示、防伪、检测等重要领域的应用奠定了理论基础:

来源:《科学日报》

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