关于一维配位聚合物中量子切割效应以及下移跃迁对近红外YbIII发光贡献的见解

Yb3?掺杂磷光体在通信与能源转换中的应用研究中，通过合成1D配位聚合物[Ln(tfa)?(μ-dppeo)]?（Ln=Yb3?/Tb3?），发现量子切割机制与配体到Yb3?的能量转移竞争，激发态动力学模型显示Yb3?发光强度与激发功率呈双对数线性关系，证实量子切割贡献。

　　

掺杂了Yb^III的荧光体在近红外（NIR）波段具有很大的应用潜力，可用于电信和能量转换领域。量子切割机制是指一个高能光子产生两个（或更多）低能光子的过程，这一机制常被用来增强Yb^III的发光性能。虽然Yb^III的量子切割现象主要在氧化物等基质中进行了研究，但本研究旨在探讨其在分子系统中的表现。为此，研究人员合成了1D配位聚合物[Ln(tfa)₃(μ-dppeo)_n（其中tfa^?表示三氟乙酰丙酮酸根，dppeo表示[(二苯基膦基)乙基](二苯基)膦氧化物，Ln为Yb^III/Tb^III）。通过改变Tb^III/Yb^III的比例、分析不同激发功率下的发光情况以及对激发态动力学进行建模，研究人员对该聚合物的发光特性进行了研究。结果表明，该材料在可见光范围内具有Tb^III的发光特性（量子产率：45%），同时在近红外区域也具有Yb^III的发光特性（量子产率：约1%）。在配体激发作用下，Tb^III到Yb^III的能量转移与配体到Yb^III的能量转移竞争，最终使Yb^III处于2F_5/2能级，从而促进了其发光。通过对Yb^III发光强度与激发功率的对数-对数关系进行拟合分析，并结合模拟结果，发现该过程涉及两光子发射。这种行为符合协同量子切割机制的特点，即这种机制与传统的由配体到Yb^III的能量转移所驱动的发光过程相互竞争。量子切割过程始于配体中心的吸收，随后能量传递给Tb^III，再进一步传递给两个Yb^III中心。这些发现为提高配合物中Yb^III的发光性能提供了新的见解，并为开发用于能量转换的高级材料提供了设计框架。