Quantum cutting (down-conversion) luminescence is the most important physical method for obtaining high quantum efficiency. It has a charming application prospect in the fields of photovoltaic power generation, UV detection, and etc. How to exceed the theoretical quantum efficiency of 200% is a key scientific problem that is challenging us in the study. The discovery of Yb ion clusters cooperation transitions provides a possible solution to the problem. Through cooperative absorption of an Yb cluster, an ultraviolet photon will stimulate the three or more Yb3+ ions in the cluster and realize multi-photon fission of the high-energy UV photon. Systematically studies on the physical process not only will enrich the understanding of the physical interaction of a multiparticle system, but also will high find new physical basis of designing the materials with ultrahigh quantum efficiency. This project intends to investigate the cooperate transitions in Yb clusters and explore a efficient route for splitting a high-energy photon into multiple low-energy photons. From the basic physical process, material conditions for the multi-photon fission, we will achieve the following goals: 1, verify the physical mechanism of the multi-photon fission, establishing cooperative transition theory of rare earth ion clusters; 2, obtain the quantum efficiency higher than 200%; 3, prepare multi-photon fission materials with high quantum efficiency and low excitation threshold, illuminate the physical mechanism of weak light exciting Yb cluster base on sensitization; 4, obtain the key technology for intellectual property rights.
量子剪裁下转换发光是获得高量子产率的重要物理方法,在光伏发电、紫外光探测等领域有着重要的应用前景。如何突破200%的理论量子效率极限是该项研究面临的一个关键性科学问题。Yb离子团簇合作跃迁的发现为解决这个问题提供了可能。通过Yb团簇的合作吸收,一个紫外光子将同时激发三个或三个以上的Yb离子,从而实现对高能光子的多重劈裂。系统地研究上述物理过程不仅可以丰富人们对多粒子体系相互作用物理规律的认识,也会为超高量子效率材料的设计找到物理依据。本项目拟通过对Yb离子团簇合作跃迁性质的深入研究,探索将一个高能光子劈裂成多个低能光子的规律;从基本物理过程、材料实现技术两个方面展开系统的研究,并预期实现如下目标:1、规范光子多重劈裂机制,建立稀土离子团簇合作跃迁理论体系;2、获得高于200%的量子产率;3、制备出低激发阈值的超高量子效率材料,阐明基于敏化机理的弱光激发物理机制;4、掌握关键技术与实验方法。
量子剪裁下转换发光是获得高量子产率的重要物理方法,在光伏发电、紫外光探测等领域中有着重要的应用前景。本项目通过对Yb离子团簇合作跃迁性质的深入研究,探索了将一个高能光子劈裂成多个低能光子的规律;从基本物理过程、材料实现条件两个方面展开系统的研究,取得如下重要结果:1、建立了离子团簇合作跃迁理论体系;2、获得了222%的量子效率;3、实现了铅离子、铜离子的团簇合作激发上转换发光;4、首次观察到了Sm2+离子的上转换发光;5、发现了团簇结构性破坏荧光猝灭机制。发表SCI学术论文98篇、EI论文13篇,申请专利7件,获得专利授权7件,获得吉林省自然科学奖一等奖1项。毕业博士研究生10名、硕士研究生7名、两名博士后出站。
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数据更新时间:2023-05-31
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