研究团队揭示基于配位场作用的纳米粒子表面电子态重构机制

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日期:2021-09-15 14:30:25    来源:科技日报    

记者9月15日从黑龙江大学获悉,黑龙江大学许辉教授和新加坡国立大学刘小钢教授所带领的研究团队在纳米发光材料领域取得重要突破,在国际上首次证明了配体对纳米粒子发光性质的长距离(约5纳米)调控作用,并揭示了基于配位场作用的纳米粒子表面电子态重构机制,为基于配体工程的杂化纳米发光材料构建提供了关键理论依据和全新思路。相关成果9月10日发表在国际顶尖期刊《自然•光子学(Nature Photonics)》。

这是黑龙江省高校作为第一完成单位的成果首次登上《自然•光子学》,是黑龙江大学科学研究所取得的又一次历史性重大突破,为80周年校庆献上了一份厚礼。

据许辉介绍,超小稀土掺杂纳米发光颗粒具有发光色纯度高、谱带多、范围广、稳定性高等优点,在超分辨显示、远程诊疗、生物标记等领域有非常重要的应用。但,小尺寸纳米颗粒往往遭受严重的表面猝灭作用,限制了这类材料在低浓度和高分辨率环境下的应用。通常认为,颗粒表面的有机配体可以通过物理阻隔的方式抑制表面猝灭。这种认识大大限制了从配体功能化的角度发展具有优异发光性能的有机无机复合纳米光学体系。因此,对此类纳米材料表面猝灭机制的研究具有极为重要的理论意义。

该团队发现通过具有特殊配位模式的有机配体,可在纳米颗粒表面形成长程场作用,从而激活表面被猝灭的发光离子,优化纳米颗粒中的能量传递过程,从而大幅度增强上转换发光。这一效应可将10纳米尺寸内的纳米颗粒发光强度增加超过3000倍。这一结果表明配体对纳米颗粒表面电子态具有显著的调控作用,颠覆了只考虑配体物理阻隔作用的传统认识,形成了对配体作用,局部与整体相结合的全面理解,为超小纳米颗粒在生物、显示、防伪和探测等诸多国民科技经济重要领域的应用奠定了坚实的理论基础。(记者 李丽云)

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