钨钼酸盐晶体中Dy3+离子局域结构诱发高强度黄光发射机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61905099
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    黄建辉
  • 依托单位：
    江西理工大学
  • 学科分类：
    F0509.光学和光电子材料
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Yellow laser generating from Dy3+-doped crystal can be widely used in many fields such as medical, metrology, astronomy. However, due to the difference of the Dy3+ local structure caused by the different hosts, the intensities of Dy3+ yellow emission corresponding to 4F9/2→6H13/2 the transition are significant different. Through the preliminary research, the yellow emission of Dy3+-doped in tungsten molybdate crystals are stronger than that in other crystals. But the phenomenon of strong yellow emission in Dy3+-doped tungsten molybdate crystals is still lack of effective analysis. Therefore, the local structures of Dy3+-doped different crystals including the coordination structure, coordination number, bond length between Dy3+ and the coordination ion are analyzed though theoretical calculation and experimental measurement. The theoretical calculation model is constructed to analyzing the Dy3+ local structures. And the influences of the local structures to the transition probability, fluorescence branch ratio, peak emission cross section of Dy3+ yellow emission system analyze. Then the mechanism of high-performance yellow emission can be revealed and a regular understanding between the Dy3+ local structure and yellow emission strength in different crystals can be formed. On the basis of regularity, the high performance laser crystals operating in yellow band will be designed and obtained. The results of the project has potential application prospect in high performance laser crystals operating in yellow band.
利用Dy3+激活激光晶体输出的黄光波段激光可广泛用于医疗、计量、天文等领域。但是Dy3+黄光发射4F9/2→6H13/2跃迁强度受Dy3+局域结构影响显著，使得不同晶体中Dy3+黄光发射强度差异较大。前期研究表明：钨钼酸盐晶体中Dy3+呈现出较强的黄光发射，但对其机理缺乏有效认识。本项目以理论计算和实验测定为手段，从Dy3+与配位离子间配位结构、配位数、键长、键性等方面着手，研究不同含氧酸盐晶体中Dy3+局域结构变化情况，构建Dy3+局域结构的理论计算模型；系统分析各结构因素对Dy3+黄光发射跃迁几率、荧光分支比、峰值发射截面的影响，揭示钨钼酸盐中Dy3+高强度黄光发射机理，形成Dy3+局域结构与黄光发射强度间的规律性认识，在此基础上通过成分调控改变晶体中Dy3+局域结构，设计和制备Dy3+激活高性能黄光波段激光晶体。项目的实施为实现Dy3+激活高性能黄光波段激光提供理论依据和物质基础。

结项摘要

黄光波段（560-600 nm）激光在医疗、计量、天文、显示、存储等领域均具有重要应用。利用半导体激光（LD）泵浦Dy3+离子激活激光晶体直接输出黄光波段激光是一种获得高性能、结构紧凑黄光波段激光器的理想方案。但目前已实现黄光激光输出的Dy3+激活激光晶体中黄光发射弱是限制其实现高性能黄光激光输出的一个重要因素。前期研究发现钨钼酸盐晶体中Dy3+离子具有强的黄光发射。项目基于Dy3+离子激活NaGd(MoO4)2和Lu2Si2O7晶体，从晶体场强度、格位对称性等角度系统比较了不同晶体中黄光发射性能。随后，进一步解析了Dy3+离子在钨钼酸盐中黄光发射强于硅酸盐、氟化物等晶体中的原因。研究发现当Dy3+离子激活晶体中，J-O参数Ω2值越大，黄光发射荧光分支比越大，黄光发射强度越强。而Ω2值主要与Dy3+离子在晶体中与配位离子的共价性强弱相关，当共价性越强时，Ω2值越大。钨钼酸盐中Dy3+离子与配位O2-离子较强的共价性诱发了其强的黄光发射。.基于上述研究结论，开展了Dy3+激活KGd(WO4)2（KGW）和Ca3NbGa3Si2O14（CNGS）晶体生长和光谱性能的研究。以K2W2O7为助熔剂，利用熔盐法成功生长了Dy3+:KGW晶体，结果表明在Dy3+:KGW晶体中同样具有大的2值，高的黄光发射荧光分支比和强的黄光发射，Ω2值和黄光发射荧光分支比分别为22.0和79.4%。而Dy3+:CNGS晶体中黄光发射相对较弱，但是其在450 nm处激发强度较高，可被蓝光半导体激光有效泵浦。因此，Dy3+:KGW晶体是一类潜在的实现黄光激光输出的激光晶体。.此外，依托本项目，团队还开展了基于Bi3+离子敏化的Dy3+离子黄光发射增强研究。利用Bi3+离子共掺Dy3+:YPO4，研究了不同浓度掺杂对Dy3+发光性能的影响。结果表明Bi3+离子共掺有效的增强了Dy3+离子在450 nm附近的吸收和黄光波段的发射强度。.上述研究结果为蓝光半导体泵浦直接输出黄光波段激光的Dy3+离子激活激光晶体研究奠定了理论基础，具有重要的指导意义。同时该类材料的推广应用也是实现稀土高值化利用的重要途径。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
A universal strategy to enhance the absolute sensitivity for temperature detection in bright Er3+/Yb3+ doped double perovskite Gd2ZnTiO6 phosphors
提高明亮 Er3 /Yb3 掺杂双钙钛矿 Gd2ZnTiO6 荧光粉温度检测绝对灵敏度的通用策略
  • DOI：
    10.1039/c9qm00726a
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Materials Chemistry Frontiers
  • 影响因子：
    7
  • 作者：
    Wu Youfusheng;Xu Shouliang;Xiao Zhongliang;Lai Fengqin;Huang Jianhui;Fu Junxiang;Ye Xinyu;You Weixiong
  • 通讯作者：
    You Weixiong
Influence of Al3+ dopant on structure and infrared emission properties of Er3+:Ca3NbGa3Si2O14 crystalline powder
Al3掺杂对Er3:Ca3NbGa3Si2O14晶体粉末结构和红外发射性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.jlumin.2020.117181
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Luminescence
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Guoliang Gong;Dasheng Lu;Kexin Tang;Jinsheng Liao;Yijian Sun;Jianhui Huang
  • 通讯作者：
    Jianhui Huang
High efficient and broadband similar to 3.5 mu m emission of Er3+:YAG crystal
类似于 Er3 :YAG 晶体 3.5 μm 发射的高效率和宽带
  • DOI：
    10.1016/j.saa.2021.119587
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Huang Jianhui;Wang Bo;You Weixiong;Zhang Liaolin;Sun Yijian;Tu Chaoyang;Gong Guoliang;Liu Yao
  • 通讯作者：
    Liu Yao
Preparation and luminescence of Dy3+/Tm3+ co-doped Ca3NbGa3Si2O14 glass-ceramics for w-LED
白光LED用Dy3/Tm3共掺杂Ca3NbGa3Si2O14微晶玻璃的制备及发光
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2022.11.052
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Yucong Zhao;Haodong Yue;Guoliang Gong;Fengqin Lai;Weixiong You;Liaolin Zhang;Jianhui Huang
  • 通讯作者：
    Jianhui Huang
Design and characterization of Eu2+-doped Ba4Si6O16 photostimulated phosphor for optical information storage
用于光信息存储的Eu2掺杂Ba4Si6O16光激励荧光粉的设计与表征
  • DOI：
    10.1038/ng.3215
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Luminescence
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Zhao Lite;Liu Tianpeng;An Hongxiang;Wang Hongwei;Lv Kangming;Huang Jianhui;Li Xiaoshuang;Zhou Jiangcong
  • 通讯作者：
    Zhou Jiangcong

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  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    林光辉

其他文献

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黄建辉的其他基金

基于离子取代研究Sm3+离子局域结构对其橙光发射性能的影响
  • 批准号：
    62365011
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    2023
  • 资助金额：
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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