多孔結(jié)構(gòu)因在構(gòu)筑功能材料方面的特殊用途引起了人們的廣泛興趣，并在藥物傳遞、催化、分子篩選以及能量存儲等方面取得了獨特的應(yīng)用。多孔材料大多采用犧牲模板法或利用不等量擴散效應(yīng)制備，采用這些方法通常難以獲得高質(zhì)量的單晶材料并精確控制摻雜離子的分布，從而限制了光學領(lǐng)域的應(yīng)用。因此制備結(jié)晶度完好，摻雜均勻的空心微米棒，并研究空腔結(jié)構(gòu)對材料光學性能的調(diào)控是目前的一個重要挑戰(zhàn)。
近日，香港城市大學物理及材料科學系王鋒教授（點擊查看介紹）和合作者采用水熱法制備了鑭系離子摻雜中空的NaYbF4微米棒，并系統(tǒng)研究了空腔結(jié)構(gòu)對上轉(zhuǎn)換發(fā)光的增強效應(yīng)。作者首先研究了空心微米棒的形成機理，發(fā)現(xiàn)其形成源于奧氏熟化過程以及不同晶面生長速度的差異。該微米棒在光學顯微鏡下即可分辨出中空結(jié)構(gòu)，在近紅外激光照射下，鑭系離子摻雜的中空NaYbF4微米棒會產(chǎn)生明暗不均的上轉(zhuǎn)換發(fā)光圖案。通過理論模擬和光譜測試，他們探明了這種明暗不均的發(fā)光現(xiàn)象是由于入射激發(fā)光在孔隙界面產(chǎn)生的反射和散射，從而使得光場強度在孔結(jié)構(gòu)附近放大。另外，他們可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物與螯合劑的比例來控制產(chǎn)物的形貌，例如控制微米棒的粗細和長短、空腔的閉合和開放等。他們還在此基礎(chǔ)上發(fā)展了內(nèi)壁外延生長技術(shù)，實現(xiàn)了在單個微米棒上進行多色的熒光編碼。該結(jié)果為多孔材料的一步合成及上轉(zhuǎn)換材料的應(yīng)用提供了新的思路。
相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition 上，并被選為very important paper，以雜志內(nèi)封面的形式作為亮點報導(dǎo)。文章的第一作者為博士生陳冰。
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