课题基金 / 基金详情

基于量子剪裁技术的高效率近红外应力发光材料的开发和机理研究

批准号:
12074298
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
涂东
依托单位:
学科分类:
光谱学与固体发光
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
涂东

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
应力发光是将机械能转化为光能的一种效应。其中弹性应力发光能够成功实现非破坏性应力可视化检测,所以在人工智能,灾害检测等领域展现出广阔的应用前景。然而,目前已开发的弹性应力发光材料的发光波长范围主要集中在紫外和可见光波段,如果能够实现近红外波段(650-1800 nm)发射的应力发光,这种应力发光材料对于明亮环境下的高精度应力传感,生物体内的深层显像,以及对人造骨骼等人体辅助装置的无创应力分析等都能起到很好的促进和推动作用。本课题拟引进量子剪裁技术调控应力发光至近红外发光波段,并利用其量子劈裂特性解决近红外波段应力发光材料开发及应力发光效率提升的问题。同时,本课题拟利用缺陷分析技术,荧光衰减曲线测试,时间分辨光谱测试以及理论计算等分析手段对近红外应力发光与量子剪裁过程中的电子跃迁、缺陷俘获,能量传递、能级劈裂等发光动力学进行深入研究,并最终建立完整的近红外应力发光模型。
英文摘要
Mechanoluminescence (ML) is luminescence that is induced by mechanical stimuli. The most important form of ML, elasticoluminescence, has attracted considerable attention because it is a promising candidate for applications such as artificial intelligence, damage diagnosis and information storage, etc. However, the developed ML materials are limited by the emission bands between 380-650 nm from ultraviolet to visible light, and the near-infrared (NIR) ML materials are relatively lacking. The goal of this proposal is to introduce quantum tailoring technology to regulate ML to NIR range, and use its quantum splitting characteristics to achieve the development of NIR-ML materials and improvement of ML efficiency. We also intend to use the defect analysis technology, fluorescence decay curve test, time-resolved spectroscopy test and theoretical calculation to study the dynamic processes of electronic transition, defects, energy transfer, energy splitting, cross-relaxation and recombination, and finally establish the physical model of NIR-ML.
近红外波段(650-1800 nm)发射的应力发光现象具有重要的科学价值和应用价值,这种应力发光材料对于明亮环境下的高精度应力传感,生体内的深层显像,以及对人造骨骼等生体辅助装置的无创应力分析等都能起到很好的促进和推动作用。本项目拟利用结构调控和量子剪裁等技术拓展应力发光至近红外发光波段,并解决近红外波段应力发光材料开发及其应力发光效率提升的问题。在项目执行过程中,项目负责人团队成功通过调整烧结温度,烧结时间以及助熔剂等,实现了多种近红外应力发光材料的纯相合成,并揭示了不同烧结环境对近红外应力发光强度的对应影响。同时为了深入解析应力发光机理,课题组采用热致发光技术和第一性原理计算等方式结合的办法进行准确的缺陷表征和分析,最终汇总出了从应力施加引起缺陷电子跃迁到产生与应力相关的光发射效应这整段发光过程的物理模型。除此之外,课题组还积极深入研究低应变及超声激发对近红外应力发光体系的影响,开发出了可以实现近0.04%的低阈值应力发光性能以及超声驱动的近红外应力发光材料。该项目的顺利实施确认了近红外应力发光材料与晶格缺陷的重要关联性,同时证明了通过结构调控等手段可以有效实现近红外应力发光材料的开发和效率提升。相关研究结果为下一代高精度应力检测,无源生物成像以及人工智能可穿戴器件等应用提供了重要的开发依据和指导方案。
无阈值应力发光材料LiNbO3:Pr3+的晶格缺陷分析及其应力发光机理研究
  • 批准号:
    11804255
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    涂东
  • 依托单位:
国内基金
海外基金