压电氧化物中铬敏化镧系元素近红外二区机械发光材料的突破性研究

近红外(NIR)发光材料在防伪、无损分析和深组织成像等领域应用受限。研究人员通过将Cr3+/Ln3+共掺杂至压电β-Ga2O3中，开发出亮度提升5.9倍(Yb3+)和3.0倍(Er3+)的NIR-II机械发光材料，其通过应变诱导压电势实现稳定循环，为多级加密系统提供了创新解决方案。

　　

这项研究开创性地在压电材料β-氧化镓(β-Ga₂O₃)中实现了铬离子(Cr³⁺)敏化的镧系元素近红外二区(NIR-II)机械发光现象。当高浓度掺杂的铬离子将能量近乎完全转移给镱(Yb³⁺)和铒(Er³⁺)受体时，会在1002纳米和1542纳米波长处产生显著的机械发光信号。通过阳离子合金化策略增强八面体畸变，该材料的发光强度分别达到经典材料CaZnOS:Yb³⁺和CaZnOS:Er³⁺的5.9倍和3.0倍。

研究揭示了高掺杂浓度下独特的发光机制——应变诱导的压电势直接激发发光中心，无需陷阱态参与，这使得材料具备超乎寻常的循环稳定性。就像给材料安装了"纳米级发电机"，机械应力可直接转化为光信号。基于此特性，研究者构建了具有波长选择性读取能力的新型多级加密系统，无论是光学激发还是机械刺激，都能像密码本一样解读不同层级的安全信息。

这项突破不仅为深组织生物成像提供了更明亮的"分子探针"，其独特的压电-光学耦合机制更为智能传感材料设计开辟了新范式。