发光与显示团队在UVB长余辉方面取得新进展

近日，我院发光与显示团队在UVB长余辉方向研究取得新进展，研究成果“UVB Persistent Luminescence of CaF₂:Gd³⁺for RadiationLabeling and Tracing”以河北大学为第一单位发表在Advanced Optical Materials（2024，12(31)，2401320），并被编辑遴选为当期的BACKCOVER。硕士生赵文婷为论文第一作者，李磊朋博士、杨艳民教授和浙江大学邱建荣教授为论文共同通讯作者。

在十余种三价稀土离子中，Gd³⁺具有典型的UVB发射，峰值位于310 nm左右，对应于⁶P_7/2→⁸S_7/2跃迁。由于臭氧层的吸收，太阳光中的UVB成分几乎到达不了地球表面，这使得UVB光子在无感标识等领域具有天然的优势。因为目前已经报道的Gd³⁺掺杂的具有UVB余辉发射的体系十分有限，主要集中于磷酸盐等几种含氧酸盐体系，所以开发更多Gd³⁺掺杂UVB余辉发射体系具有一定的意义。为此，本文将Gd³⁺掺入CaF₂晶格中试图拓展UVB余辉家族，并尝试理解相关余辉机理。所制备的Gd³⁺掺杂CaF₂在X射线充能后具有UVB余辉发射，其峰值位于310 nm，源于Gd³⁺的⁶P_7/2→⁸S_7/2跃迁。经过多种优化策略后，Gd³⁺掺杂CaF₂的UVB余辉发射超过24小时，这为相关的实际应用奠定了基础。利用XPS技术探测了充能前后样品中Gd³⁺的价态，没有观测到+2或+4价态的钆离子，因此目前流行的往返变价机理不太能够用来解释Gd³⁺的UVB余辉发射。基于团队之前提出的束缚能模型，提出了Gd³⁺通过束缚空穴（电子）进而束缚电子（空穴）或者束缚激子来产生余辉的可能猜测，束缚并不一定意味着变价，而是电子云重叠的加剧。最后，展示了在复杂环境中如何利用UVB相机通过定位UVC余辉进而实现静态标记和动态追踪。

以上工作得到了河北大学生命科学与绿色发展研究院、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、“香江学者计划”项目、河北省教育厅青年拔尖人才项目、河北大学高层次引进人才项目的经费资助以及河北大学物理科学与技术学院公共测试中心的大力支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/adom.202401320