盡管光致變色發(fā)光材料領(lǐng)域已取得顯著進(jìn)展，但通過 X 射線與紫外線雙重刺激實(shí)現(xiàn)選擇性且可逆的發(fā)光調(diào)制，在很大程度上仍有待深入研究。本文報(bào)道了一種采用高溫固相反應(yīng)法合成的缺陷工程型 LiNbO3: Bi, Sm 熒光粉，該磷光體展現(xiàn)出四種協(xié)同光學(xué)特性：紫外線誘導(dǎo)光致變色、X 射線誘導(dǎo)光致變色、光致發(fā)光以及輻射發(fā)光。在 395 nm 紫外線或 X 射線激發(fā)下，該材料呈現(xiàn)出從白色到紅色的可逆光致變色，這一過程由氧空位介導(dǎo)的色心動力學(xué)所驅(qū)動。Sm3+的發(fā)光可通過光致變色狀態(tài)進(jìn)行選擇性調(diào)制，其發(fā)光強(qiáng)度調(diào)制率最高可達(dá) 67%，恢復(fù)率可達(dá) 98%，充分展示了良好的穩(wěn)定性與可重復(fù)性。借助X射線誘導(dǎo)的光致變色、輻照發(fā)光以及經(jīng)X射線誘導(dǎo)光致變色調(diào)制的光致發(fā)光，該熒光粉實(shí)現(xiàn)了實(shí)時與累積輻射傳感功能。此外，將這些熒光粉嵌入柔性PDMS中，使其能夠在 X 射線成像以及可重構(gòu)存儲平臺等多模態(tài)應(yīng)用中發(fā)揮作用。這一多功能平臺不僅為輻射檢測、防偽以及光學(xué)數(shù)據(jù)存儲等領(lǐng)域賦予了新的技術(shù)手段，同時也深化了我們對鈮酸鹽體系中雙模式光致變色現(xiàn)象的認(rèn)識。
昆明理工大學(xué)楊正文團(tuán)隊(duì)通過將雙誘導(dǎo)的光致變色、光致發(fā)光和輻照發(fā)光整合到 Bi/Sm摻雜的 LiNbO3中，提出了一種多模式 X 射線檢測和可重構(gòu)存儲平臺新策略。Bi/Sm摻雜的 LiNbO3表現(xiàn)出穩(wěn)定的輻照發(fā)光、X射線或紫外光誘導(dǎo)的光致變色和光致發(fā)光調(diào)制。光致變色顏色的深淺程度與累積的 X 射線劑量相關(guān)，這使得能夠進(jìn)行半定量的可視化輻射評估。輻照發(fā)光強(qiáng)度與劑量率之間的強(qiáng)線性關(guān)系支持了實(shí)時劑量測定。此外，我們還展示了通過精確控制紫外光（395 nm）或 X 射線的照射來實(shí)現(xiàn)雙模式的發(fā)光調(diào)節(jié)。光致發(fā)光強(qiáng)度與劑量率之間的線性相關(guān)性使得能夠進(jìn)行累積劑量測定。與傳統(tǒng)的 X 射線閃爍體（例如 CsPbBr3）相比，LiNbO3：Bi/Sm 磷光體能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時劑量檢測、半定量的直觀評估（類似于 pH 試紙）以及累積劑量測量。這種多模式的激活和調(diào)節(jié)方式豐富了 X 射線檢測策略，并為傳統(tǒng)的劑量測定引入了時間維度。此外，通過紫外光誘導(dǎo)的光致變色介導(dǎo)的輻照發(fā)光調(diào)制相比X射線誘導(dǎo)的光致變色具有更多優(yōu)勢，如反應(yīng)速度更快且對生物體的影響更小。由于具有完全可逆的轉(zhuǎn)變和出色的循環(huán)性能，該系統(tǒng)具有多功能潛力。我們進(jìn)一步通過將 LiNbO3： Bi/Sm 添加到PDMS薄膜中，展示了其在多模式光學(xué)存儲、防偽、X 射線檢測和 3D 成像方面的適用性。
圖1. LiNbO3： Bi/Sm的結(jié)構(gòu)與光致發(fā)光性能表征。
圖2. X射線和395nm紫外光誘導(dǎo)下，LiNbO3： Bi/Sm的光致變色特性。
圖3. 雙誘導(dǎo)光致變色的機(jī)理。
圖4. 雙誘導(dǎo)光致變色對發(fā)光的調(diào)制。
圖5. LiNbO3： Bi/Sm熒光粉的多功能光學(xué)應(yīng)用演示。
期刊簡介
Advanced Optical Materials是一個國際性的、跨學(xué)科的論壇，針對材料科學(xué)的同行評審論文，重點(diǎn)關(guān)注光-物質(zhì)相互作用的各個方面。致力于光子學(xué)、等離子體、超材料等領(lǐng)域的突破性發(fā)現(xiàn)和基礎(chǔ)研究。
