具有多模响应特性的Sr2Ga2SiO7:Zn/Er/Pr材料在可视化/动态防伪以及温度/应力传感应用中的发光特性

《Inorganic Chemistry Frontiers》：Multimode -responsive luminescence of robust Sr2Ga2SiO7:Zn/Er/Pr for visualized/dynamic anticounterfeiting and temperature/stress sensing

通过固相反应制备了多功能Sr2Ga2SiO7:Zn/Er/Pr材料，具备光、温、力三重响应特性，可产生可调谐的蓝-青色发光、铒离子下/上转换发光及长期机械发光，在防伪和智能传感领域有重要应用。

　　

多种光学信号被广泛用于实现防伪、加密以及基于光致发光（PL）的传感技术。然而，大多数荧光体在固定激发条件下只能产生单一的PL信号，因此同时实现多模态PL行为仍然是一个重要的研究目标。本文介绍了一种高度集成的多模态光子、温度和机械响应材料Sr₂Ga₂SiO₇:Zn^{2+/Er3+/Pr3+（SGS:Zn/Er/Pr），该材料通过简单的固态反应制备而成。由于自激活电子跃迁和掺杂剂诱导的电子跃迁的协同效应，该材料具备可调的下行/上行转换（DC/UC）PL、机械发光（ML）以及长持续时间PL（LPL）特性。在激发波长λ_ex = 267 nm时，该材料在约468 nm处同时作为自发光（self-PL）的发射体和陷阱中心。通过调整特定成分的含量，并在Zn2+掺入后形成陷阱能级之间的桥梁结构，这些性能得到了进一步优化。通过结合Ga3+在约402 nm处的4T₁ → 4A₁跃迁产生的双重自发光效应，可以使得PL颜色从蓝色变为青色。Er3+在λ_ex = 357 nm和980 nm处分别展现出绿色DC/红色UC PL。通过在不同位点替换Pr3+并掺入Zn2+，可以调整电荷转移带能级位置，优化陷阱分布，从而实现长期存储和高效、可重复的LPL/ML生成。基于丰富的PL模式，单相SGS:Zn/Er/Pr在复杂的防伪和潜在指纹检测应用中展现出巨大潜力。同时，由于Er3+的2H_11/2/4S_3/2能级耦合以及Pr3+的压力依赖性ML特性，SGS:Zn/Er/Pr也非常适合作为温度/应力传感材料。}