解荣军教授课题组发现超长发射的Eu(II)近红外发光

近日，材料学院解荣军教授同加州大学圣迭戈分校Shyue Ping Ong教授合作在高通量计算预测新型荧光材料的研究中取得重要进展，相关成果以“Efficient Near-infrared Phosphors Discovered by Parametrizing the Eu(II) 5d-to-4f Energy Gap”为题在线发表于Cell姊妹刊《Matter》。该工作首次实现了Eu(II) 5d-4f发射能量的定量预测，发现了450 nm蓝光激发下发射波长位于830 nm的高效近红外发射，为高通量筛选特定发射波长的荧光材料奠定了基础。

稀土元素丰富的电子轨道赋予其优异的发光性能，其中，Eu(II)凭借高效的5d-4f跃迁发光，广泛应用在照明、显示、传感等领域，但Eu(II)在绝大多数掺杂基质中的发射波长主要位于可见光区域（400 ~ 700 nm），且现有的Eu(II)掺杂的近红外荧光材料发光效率较低（如发射波长740 nm时，量子效率仅为15%），限制了其在近红外监测和传感等领域的应用。经典发光理论认为Eu(II) 5d-4f的发射波长主要与其掺杂基质的局域配位结构有关，研制Eu(II)掺杂的高效近红外荧光材料的关键在于挖掘合适的基质材料，但传统试错法发现新材料的效率低下。

图1：Eu(II)发射波长预测模型（左）和高通量筛选近红外荧光材料基质（右）

针对这一难题，本研究结合经典发光理论和材料大数据分析技术，建立了Eu(II)发射波长与掺杂基质的化学组成、局域配位结构、电子能带结构相关的6个参数的定量关系，获得了预测Eu(II)发射波长的物理模型（预测误差