【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所先進(jìn)激光與光電功能材料部研究團(tuán)隊成功制備了一種新型透明發(fā)光微晶玻璃材料，并在該材料中實現(xiàn)了Eu²?離子的f→f躍遷發(fā)光。相關(guān)研究成果以“f → f transition luminescence of Eu2+ in barium-aluminum-borate oxyfluoride glass ceramics”為題，發(fā)表于Journal of Materials Chemistry C。
 

　　稀土離子因其豐富的能級結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的光學(xué)性能，在激光材料、照明技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，目前能夠?qū)崿F(xiàn)激光輸出的稀土離子主要是三價稀土離子(如Nd³?、Yb³?等)，其激光輸出波長主要位于紅外光譜區(qū)域。相比之下，Eu²?離子雖然在多種基質(zhì)材料中表現(xiàn)出優(yōu)異的5d→4f躍遷發(fā)光效率，但由于其4f?5d¹激發(fā)態(tài)吸收較強(qiáng)，難以實現(xiàn)激光輸出。研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在某些特定的弱晶場環(huán)境下，Eu²?可以表現(xiàn)出4f→4f躍遷發(fā)光，這為開發(fā)新型紫外固體激光材料提供了新的可能性。
 

　　研究團(tuán)隊首先在還原氣氛下通過高溫熔融法制備了Eu²?摻雜玻璃，隨后通過析晶熱處理獲得了透明微晶玻璃。熒光光譜分析顯示，玻璃中的Eu²?僅表現(xiàn)出4f?5d¹→4f?躍遷的寬帶發(fā)光(半高寬≈136 nm)，而經(jīng)過熱處理后，微晶玻璃中出現(xiàn)了359 nm的線狀發(fā)光(半高寬≈2.8 nm)，對應(yīng)于Eu²?的4f?→4f?躍遷。為了探究Eu²?光學(xué)躍遷從4f?5d¹→4f?轉(zhuǎn)變?yōu)?f?→4f?的機(jī)制，研究團(tuán)隊通過熒光光譜、X射線衍射(XRD)、拉曼光譜和電子順磁共振(EPR)光譜等手段對玻璃和微晶玻璃進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，Eu²?離子從強(qiáng)晶體場強(qiáng)度的玻璃相進(jìn)入弱晶體場強(qiáng)度的BaAlBO?F?(BABF)晶體中的Ba²?位點，導(dǎo)致了光學(xué)躍遷類型的轉(zhuǎn)變。
 

　　這項研究首次在微晶玻璃材料中實現(xiàn)了Eu²?的f→f躍遷發(fā)光，為Eu²?離子的光學(xué)躍遷機(jī)制提供了新的見解，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。Eu²?的359 nm線狀發(fā)光位于UVA(320-380 nm)區(qū)域，賦予其在UVA光療燈領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價值。此外，這種材料的長熒光壽命和窄帶發(fā)光特性使其在紫外固體激光器、光譜校正和光療燈等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。
 

　　相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金項目的支持。
 

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　　圖1 玻璃和微晶玻璃樣品中Eu2+光譜性能。d→f躍遷：(a)激發(fā)光譜，(b)發(fā)射光譜，(c)熒光衰減壽命。f→f躍遷：(d)激發(fā)光譜，(e)發(fā)射光譜，(f)熒光衰減壽命。