近日，我院发光与显示团队在基于温度传感应用的测温材料研究取得新进展，研究成果“Cr3+-facilitated ultra-sensitive luminescence ratiometric thermometry at cryogenic temperature”发表在《Laser & Photonics Reviews》(2023, 2200589)，硕士研究生李锐、魏国辉为论文第一作者，李磊朋博士、索浩博士、王志军教授和李盼来教授为共同通讯作者。
温度在许多领域都起着关键作用，从我们的日常生活到工程实践。虽然传统的温度计现在也被广泛使用，但由于接触特性，它们在很多情况下受到了很大的限制。相比之下，发光材料的光学测温可以很好地克服这个问题，具有响应时间快、相对热敏性优异等优点。该团队利用Cr3+离子掺杂进入具有尖晶石结构的Li2ZnGe3O8材料中，在温度从50 K升高到300 K时，698、713以及721 nm处的发射峰展示出相反的变化趋势，从而达到光学测温的目的。在室温下，荧光强度比率（LIR）几乎比50 K时高两个数量级，能量间隙达到224.28 cm-1，表明LZGO:Cr的样本可以用来反映温度的变化。另外，考虑热分辨率和温度之间的关系，推断出该材料具有解决温度微小变化的能力。通过计算玻尔兹曼线性温度范围内热分辨率随温度的变化趋势，在整个温度范围内，热分辨率小于0.60 K，最佳分辨率为0.032 K，因此特别适用在需要区分较小温度梯度的实际应用中，且比例发光温度计的可重复性(R)>99%。该测温方法在50 K时不仅具有相对较高的灵敏度（13.09%K-1）和优异的分辨率（0.032 K），展现出具有巨大的应用前景；而且可以扩展到其它种类的Cr3+相关的温度计，为开发更高灵敏温度计提供指导思路。
《Laser & Photonics Reviews》是物理与光学领域的国际著名权威期刊，涵盖光学科学各个方面的研究，为中科院物理类1区Top期刊，在光学领域期刊排名4/99。以上工作得到国家自然科学基金、河北省杰出青年基金、河北省自然科学基金、河北省高层次人才资助项目等经费的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/lpor.202200589
