重大突破纳米发光材料构建新思路

记者9月20日从黑龙江大学获悉，由黑龙江大学徐辉教授和新加坡国立大学刘晓刚教授领衔的研究团队在纳米发光材料领域取得重要突破：首次证明了配体对纳米粒子发光性质的长距离(约5 nm)调控， 并揭示了基于配位场的纳米粒子表面电子态重构的机理，为构建基于配体的杂化纳米发光材料提供了新思路。 相关成果发表于国际顶级期刊《自然光子学》。

徐辉表示，超小稀土掺杂纳米发光颗粒具有发光色纯度高、波段多、范围广、稳定性高等优点，在超分辨率显示、远程诊疗、生物标志物等领域具有非常重要的应用。然而，小尺寸纳米粒子经常遭受严重的表面猝灭，这限制了它们在低浓度和高分辨率环境中的应用。一般认为颗粒表面的有机配体可以通过物理屏障抑制表面猝灭。然而，从配体功能化的角度来看，这种认识极大地限制了具有优异发光性能的复合纳米光学系统的发展。因此，研究这类纳米材料的表面猝灭机理具有重要的理论意义。

研究团队发现，具有特殊配位模式的有机配体可以在纳米粒子表面形成长程场，从而激活表面猝灭的发光离子，优化纳米粒子中的能量转移过程，大大增强转换发光。这种效应可以将10纳米以内的纳米粒子发光强度提高3000倍以上。结果表明，配体对纳米粒子的表面电子态具有显著的调控作用，颠覆了传统只考虑配体物理屏障效应的认识，形成了对配体局部和全局效应结合的全面认识，从而为超小纳米粒子在生物、显示、防伪和检测等诸多重要领域的应用奠定了理论基础。