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隨著信息時(shí)代的來(lái)臨，數(shù)據(jù)成為人們?nèi)粘Ｉ畹娜螺d體，研究人員也在著力創(chuàng)新信息存儲(chǔ)設(shè)備和信息存儲(chǔ)策略。與傳統(tǒng)的磁存儲(chǔ)和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器相比，光信息存儲(chǔ)具有效率高、能耗低、存儲(chǔ)壽命長(zhǎng)、容量大等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛認(rèn)為是下一代的重要存儲(chǔ)策略。稀土摻雜材料發(fā)光顏色可調(diào)、發(fā)光壽命長(zhǎng)、同時(shí)具有窄帶發(fā)射和突出的光化學(xué)穩(wěn)定性等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因此在該領(lǐng)域中大有作為。由于稀土元素特有的4fⁿ軌道結(jié)構(gòu)和豐富的能級(jí)，摻雜稀土元素的材料可以通過(guò)下轉(zhuǎn)移和上轉(zhuǎn)換發(fā)光過(guò)程表現(xiàn)出優(yōu)異的發(fā)光性能。在一定的激發(fā)波長(zhǎng)照射下，其能夠發(fā)射出覆蓋可見(jiàn)光和近紅外光譜區(qū)域的發(fā)光。然而，用于光學(xué)信息存儲(chǔ)的傳統(tǒng)單模式發(fā)光材料存在信息存儲(chǔ)容量小等缺點(diǎn)，這促使人們迫切需要開(kāi)發(fā)出更先進(jìn)的發(fā)光材料作為信息載體。

化學(xué)系孫麗寧教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)前期研究積累，提出了一種通過(guò)陽(yáng)離子交換在稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子外層生長(zhǎng)EuSe半導(dǎo)體的方法。通常，當(dāng)兩種材料的晶格失配較大時(shí)外延生長(zhǎng)是困難的，但在該工作中Eu³⁺離子和其它稀土陽(yáng)離子交換可以促進(jìn)緩沖層的形成，減小了晶格失配度，從而促進(jìn)了EuSe的異質(zhì)外延生長(zhǎng)。這項(xiàng)工作巧妙地運(yùn)用了陽(yáng)離子交換法，構(gòu)建了基于稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒和EuSe半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合物。該納米復(fù)合物能夠在紫外光、連續(xù)近紅外光以及脈沖近紅外光的激發(fā)下發(fā)射出多色熒光，基于多重可調(diào)控發(fā)光的優(yōu)勢(shì)，該納米復(fù)合物被設(shè)計(jì)為加載光學(xué)信息的光學(xué)模塊，實(shí)現(xiàn)了信息的多維存儲(chǔ)。該工作為稀土發(fā)光材料用于光學(xué)防偽與信息存儲(chǔ)應(yīng)用提供了嶄新的思路。

該研究工作由上海大學(xué)和波蘭科學(xué)院低溫與結(jié)構(gòu)研究所合作完成，孫麗寧教授為唯一通訊作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金及上海市“曙光計(jì)劃”項(xiàng)目的大力支持和資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41377-022-00813-9 

參考資料：https://www.scicol.shu.edu.cn/info/1008/10111.htm