近红外发光材料Na5 La(WO4 )4 :Nd3+ /Yb3+ /Er3+ 的合成与光谱特性研究及其在生物成像与激光技术中的应用

本研究针对近红外(NIR)光源在生物成像、激光技术等领域的迫切需求，通过固相反应法成功合成Nd3+ /Yb3+ /Er3+ 掺杂的Na5 La(WO4 )4 荧光粉，证实其具有1068nm(Nd3+ )、1011nm(Yb3+ )和1540nm(Er3+ )特征发射，能量转移效率达73%，为NIR-LED和激光器件开发提供新型材料基础。

　　

在人工照明技术飞速发展的今天，近红外(NIR)光源因其在生物医学成像、激光通信等领域的独特优势成为研究热点。然而，传统NIR光源存在效率低、波段匹配性差等问题，亟需开发新型发光材料。钨酸盐基质因其优异的化学稳定性和丰富的能级结构备受关注，但Na₅
La(WO₄
)₄
体系的NIR发光特性尚未见系统报道。

为解决这一问题，研究人员通过固相反应法(SSR)合成系列Nd³⁺
/Yb³⁺
/Er³⁺
掺杂的Na₅
La(WO₄
)₄
荧光粉。XRD证实材料具有I4₁
/a空间群的scheelite结构，SEM显示均匀颗粒形貌。光谱分析发现：Nd³⁺
在589nm激发下产生1068nm(⁴
F_3/2
→⁴
I_9/2
)强发射；Nd³⁺
-Yb³⁺
共掺体系通过能量转移实现1011nm(²
F_5/2
→²
F_7/2
)发射，转移效率达73%；Er³⁺
则产生1540nm(⁴
I_13/2
→⁴
I_{15/sub>)特征峰。该成果发表于《Materials Research Bulletin》，为NIR-I(700-1000nm)至NIR-III(1500-3000nm)多波段光源设计提供新思路。}

关键技术包括：X射线衍射(XRD)分析晶体结构、扫描电镜(SEM)观测形貌、稳态/瞬态荧光光谱表征光学性能。

【结构研究】
XRD与Vesta软件模拟结果吻合，证实所有样品保持原始晶体结构。离子半径计算显示La³⁺
(1.032?)与Nd³⁺
(0.983?)/Yb³⁺
(0.868?)/Er³⁺
(0.890?)的半径差<15%，满足掺杂相容性。

【光谱特性】
Nd³⁺
单掺样品在1mol%浓度时发光最强，浓度淬灭临界距离R_c
=42.08?，归因于d-d相互作用；Yb³⁺
单掺无发射，需通过Nd³⁺
敏化实现近红外发光；Er³⁺
的1540nm发射适合NIR-III生物穿透应用。

结论表明，Na₅
La(WO₄
)₄
基质能有效激活稀土离子特征发射，Nd³⁺
-Yb³⁺
高效能量转移体系尤其适用于NIR-II(1000-1500nm)生物成像。该工作由Ashvini R. Pusdekar等完成，为多功能近红外荧光粉设计提供了新的材料平台，在医疗诊断、激光器件等领域具有重要应用前景。