缺陷工程诱导氧氟化物多模态发光及其在信息加密与X射线成像中的应用

本文通过异价Ga3+→Ge4+取代策略，成功构建了具有光致发光(PL)、持久发光(PersL)和光致变色多重功能的NaCa2Ge0.8Ga0.2O4F:Tb3+荧光材料，为高端防伪和信息存储提供了新型多功能光学材料解决方案。

　　

结果与讨论

无机材料的发光性能深受基质类型和相结构影响。NCGOF结构属于正交晶系（空间群pnma），具有三种不同的配位多面体：[Na1/Ca1O₄F₂]（30% Na⁺/70% Ca²⁺占据）、[Na2/Ca2O₄F₂]（27% Na⁺/73% Ca²⁺占据）和[GeO₄]四面体（图1a）。Na⁺和Ca²⁺位点的配位环境高度相似，这为离子取代提供了结构基础。

结论

总之，我们成功开发了Tb³⁺掺杂的NCGGOF荧光材料，同时实现了可调光致发光(PL)、持久发光(PersL)和可逆光致变色行为。通过Ga³⁺部分异价取代Ge⁴⁺，成功调控了基质中的本征缺陷。综合实验表征和理论计算表明，Ga³⁺的引入导致晶格大幅畸变并诱导负电荷。为补偿这些电荷失衡，体系自发产生氧空位和反位缺陷，从而优化了发光性能。基于Tb³⁺掺杂NCGGOF的多模态发光特性，我们展示了其在多模态动态防伪、光学信息存储和X射线成像方面的多功能应用。本研究揭示了阳离子取代诱导多模态发光调控的内在机制，为多功能应用开辟了新机遇。