稀土摻雜無序結構晶體(ti) 是一類龐大的發光和激光材料體(ti) 係,因其優(you) 良的光學性能在激光、綠色照明光源、平板顯示、生物探針等領域具有廣闊用途,但是關(guan) 於(yu) 替代無序分布陽離子格位的稀土離子在其中的確切位置對稱性長期以來一直存在很大爭(zheng) 議,主要原因是實驗觀測到的稀土離子表現出的光譜學位置對稱性遠低於(yu) 單晶X射線衍射確定的結晶學位置對稱性。由於(yu) 稀土離子的發光與(yu) 所替代的基質陽離子格位有密切的關(guan) 係,稀土摻雜無序結構發光材料的發光強度取決(jue) 於(yu) 稀土離子周圍的晶體(ti) 場環境,因此利用稀土離子如Eu3+作為(wei) 靈敏的結構探針研究其所處格位對稱性的破缺機理,具有十分重要的意義(yi) 。
在科技部863計劃、國家自然科學基金、中科院“百人計劃”和科研裝備研製等項目的支持下,福建物構所中科院光電材料化學與(yu) 物理重點實驗室陳學元研究小組以稀土離子Eu3+為(wei) 結構探針,通過低溫高分辨熒光光譜揭示了在稀土摻雜陽離子無序分布結構的晶體(ti) 中普遍存在的結晶學位置對稱性破缺現象。以Eu3+摻雜立方相和六方相NaYF4為(wei) 例,證實了Eu3+的光譜學位置對稱性在立方相NaYF4中由結晶學位置點群Oh降低為(wei) Cs(或C2),而在六方相NaYF4中則由結晶學位置點群C3h降低為(wei) Cs,並進一步通過晶體(ti) 場能級擬合對這種結晶學位置對稱性破缺的現象進行了證實。進一步地揭示了稀土摻雜無序晶體(ti) 材料體(ti) 係具有普適的結晶學位置對稱性破缺現象,從(cong) 而解決(jue) 長期困擾該領域的一個(ge) 爭(zheng) 議,為(wei) 此類材料發光性能優(you) 化奠定理論和實驗基礎。相關(guan) 研究成果發表在《德國應用化學》上(Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201208218)。
此前,該小組在稀土摻雜發光材料的可控合成、光譜學及生物醫學應用方麵取得了一係列研究進展,如利用稀土摻雜NaYF4和KGdF4納米熒光探針,結合時間分辨檢測技術,實現對親(qin) 和素蛋白的均相TR-FRET檢測(Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 6306; J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 1323);合成具有良好生物相容性的超小ZrO2:Tb納米晶並用於(yu) 親(qin) 和素蛋白的靈敏檢測及人體(ti) 肺腺癌細胞的靶向生物成像(J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 15083)。另外,該小組近期應邀在Nanoscale發表關(guan) 於(yu) 稀土摻雜納米熒光探針的Feature Article,並被選為(wei) 封麵文章(Nanoscale, DOI: 10.1039/C2NR33239F)。
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