基于局域表面等离子体共振效应与能量转移协同调控的荧光温度计灵敏度研究

研究人员针对非接触式温度测量中荧光强度比(FIR)测温法灵敏度不足的问题，通过局域表面等离子体共振(LSPR)效应与Tb3+/Eu3+能量转移的协同调控，制备了Ag缓冲层/Au纳米棒修饰的Tb(TMHD)3/Eu(dbm)3phen复合薄膜，实现了1.8% K?1的相对灵敏度，为高灵敏度光学温度计提供了新策略。

　　

在工业检测和生物医学等领域，传统接触式温度测量技术难以满足极端环境下的需求。光学温度测量技术因其非接触、高灵敏的特性备受关注，其中基于荧光强度比(FIR)的测温法能有效避免激发光源波动干扰。然而，现有技术的温度灵敏度和稳定性仍有提升空间。局域表面等离子体共振(LSPR)效应作为调控发光性能的重要手段，此前多用于增强发光强度，其在温度传感领域的应用潜力尚未充分挖掘。

为解决这一科学问题，聊城大学（Liaocheng University）的研究团队创新性地将LSPR效应与稀土离子能量转移相结合，开展了Tb(TMHD)₃/Eu(dbm)₃phen复合薄膜的温度传感研究。该成果发表于《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》，通过磁控溅射制备Ag缓冲层、种子生长法合成Au纳米棒，系统研究了等离子体材料对稀土发光和温度敏感性的调控规律。

关键技术方法
研究采用磁控溅射制备20-30 nm厚Ag缓冲层，通过种子介导生长法合成Au纳米棒。利用旋涂法制备Tb/Eu复合薄膜，通过稳态/瞬态荧光光谱分析能量转移效率，结合温度依赖的发光测试评估传感性能。

主要研究结果

Photoluminescence properties of Tb/Eu composite films
激发光谱显示Tb(TMHD)₃在250-350 nm存在π-π*跃迁吸收带。能量转移实验证实Tb³⁺→Eu³⁺的能量转移效率达40%，为温度敏感性的提升奠定基础。

LSPR效应调控
Ag缓冲层使Tb³⁺（545 nm）和Eu³⁺（612 nm）发射强度整体提升2-3倍；而Au纳米棒选择性增强Eu³⁺发射，这种差异化调控改变了FIR的温度响应特性。

温度传感性能
Au纳米棒修饰的样品展现出最优性能：在303-373 K范围内获得1.8% K^?1的相对灵敏度，比未修饰样品提高35%。Ag缓冲层虽增强绝对发光强度，但对FIR温度敏感性影响有限。

结论与意义
该研究首次证实LSPR效应可通过选择性增强特定能级发射来优化FIR温度敏感性。Au纳米棒产生的局域电场增强效应与能量转移协同作用，突破了传统稀土配合物温度计的性能瓶颈。这项工作为开发高灵敏度光学温度传感器提供了新思路，在微区温度监测、生物体内测温等领域具有重要应用前景。研究同时揭示了等离子体材料形貌（纳米颗粒vs纳米棒）对发光调控的差异性规律，为后续材料设计提供了理论指导。