《納米晶體中稀土離子的發光性質及其變化機理研究》是依託吉林大學，由付作嶺擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納米晶體中稀土離子的發光性質及其變化機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：付作嶺
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
稀土摻雜納米材料因具有迥異於常規體材料的發光特性以及在發光、高清顯示、生物螢光標記等方面的廣闊套用前景，近年來日益受到重視，而發光性質與微觀結構參量間定量關係的建立將為其實現高效發光、性能剪裁等提供更大幫助。本項目擬通過改變稀土離子與納米基質的成鍵作用，系統研究顆粒尺寸、晶場環境與稀土離子能級位置之間的相關性，揭示化學鍵的微觀性質對納米晶體中稀土離子發光行為的影響規律及其變化機理；結合光譜數據和化學鍵介電理論，建立納米晶體結構微觀參量（鍵長、鍵性、鍵體積極化率等）與稀土離子5d能級及電荷遷移能之間的定量關係，預測光譜能級位置和變化趨勢，進一步闡明納米晶體中稀土離子發光現象的實質，為獲得納米晶體中影響稀土離子發光行為的一般規律奠定理論和實驗基礎。本項目的研究不僅可為稀土納米材料發光特性的探索提供新的思路和方法，也可為實際套用背景下的新型稀土納米發光材料的設計提供重要參考。
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結題摘要
近年來，納米晶體中稀土離子發光性質的研究越來越受到人們的廣泛關注，這是因為納米稀土發光材料在發光、高清顯示、光電子納米器件、生物螢光標記、雷射和閃爍體等眾多領域有著重要的套用前景。長期以來人們試圖通過大量實驗現象弄清楚納米尺寸對稀土離子發光性質的影響規律，但目前掌握的只是一些由表面現象得到的定性規律，還沒有真正建立起巨觀性質與微觀結構參量之間的定量聯繫。由於巨觀性質與微觀參量間的定量關係是材料設計和套用開發的基礎，因此，納米晶體中稀土離子的發光性質與基質結構內部微觀參量的相關性是目前亟待解決的學術前沿課題，這也正是本項目的主要研究內容。 本項目採用軟化學合成方法如水熱法、溶膠-凝膠法等，通過合成工藝的調控，設計併合成出一系列不同顆粒尺寸、分散均勻、形貌可控的稀土離子摻雜氧化物(氟化物)微/納米晶體, 通過改變稀土離子與微/納米基質的成鍵作用，系統研究顆粒尺寸、晶場環境與稀土離子能級位置之間的相關性，揭示化學鍵的微觀性質對微/納米晶體中稀土離子發光行為的影響規律及其變化機理。另外，在獲得一系列不同基質材料，不同顆粒尺寸的稀土離子摻雜微/納米晶體後，利用激發、發射、漫反射以及高分辨雷射光譜等光譜分析手段對其發光性質進行研究，觀察發光現象隨著顆粒尺寸和成鍵情況不同的變化情況，考察影響發光行為的因素(鍵長、鍵性、配位數等)，總結分類，弄清影響發光行為的本質原因。同時，結合光譜實驗數據，利用密度泛函理論和複雜晶體化學鍵介電理論方法進行理論計算，成功解釋了光譜移動規律和不同稀土離子間能量傳遞機理。從理論上系統深入地研究了源於稀土離子4f-5d發光躍遷和電荷遷移能與其所處晶格環境的依賴關係，為相關稀土光譜研究奠定了理論和實驗基礎。本項目的研究不僅可為稀土微/納米材料發光特性的探索提供新的思路和方法，也可為實際套用背景下的新型稀土微/納米發光材料的設計提供重要參考。
