近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所復(fù)雜分子體系反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究組研究員韓克利團(tuán)隊(duì)揭示了錳摻雜非鉛雙鈣鈦礦納米晶發(fā)光動(dòng)力學(xué)機(jī)理。該團(tuán)隊(duì)成功合成未摻雜及錳離子摻雜的非鉛雙鈣鈦礦納米晶，并詳細(xì)討論了其尺寸效應(yīng)及發(fā)光動(dòng)力學(xué)機(jī)理。未摻雜納米晶發(fā)射出藍(lán)色熒光，通過摻雜錳離子，實(shí)現(xiàn)了明亮的橙紅色熒光發(fā)射。
錳，化學(xué)符號(hào)是Mn，它的原子序數(shù)是25，是一種灰白色、硬脆、有光澤的過渡金屬，純凈的金屬錳是比鐵稍軟的金屬，含少量雜質(zhì)的錳堅(jiān)而脆，潮濕處會(huì)氧化。錳廣泛存在于自然界中，土壤中含錳0.25%，茶葉、小麥及硬殼果實(shí)含錳較多。接觸錳的作業(yè)有碎石、采礦、電焊、生產(chǎn)干電池、染料工業(yè)等。1774年，甘恩分離出了金屬錳。柏格曼將它命名為manganese(錳)。錳可用鋁熱法還原軟錳礦制得。詞條介紹了錳的發(fā)現(xiàn)歷史、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r、物理化學(xué)性質(zhì)、制備方法、應(yīng)用領(lǐng)域、分布情況以及安全措施等等。
非鉛雙鈣鈦礦納米晶有望解決鉛基鈣鈦礦納米晶的毒性和不穩(wěn)定性。近年來，科研人員主要關(guān)注于其寬波段白光發(fā)射，對(duì)其他特定顏色的熒光發(fā)射研究的比較少。摻雜策略可以有效改善鹵素鈣鈦礦納米晶的光學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性。就錳離子摻雜體系來說，雖然摻雜劑發(fā)光是科研人員感興趣的方面，但常常伴隨著與其產(chǎn)生競爭關(guān)系的帶邊發(fā)射或自陷態(tài)發(fā)射。而且，錳摻雜非鉛雙鈣鈦礦納米晶的尺寸效應(yīng)及動(dòng)力學(xué)機(jī)理需要進(jìn)一步深入研究。
納米晶的技術(shù)原理是TAC (Template Assisted Crystallization)技術(shù)，即離子晶體化技術(shù)，就象火山噴發(fā)時(shí)產(chǎn)生的能量會(huì)形成水晶和鉆石一樣，納米晶高能量聚合球體上的原子級(jí)晶核產(chǎn)生的能量能把水中的鈣、鎂、碳酸氫根離子轉(zhuǎn)變成晶體，它們不溶于水不沉于水底，肉眼看不著，飄于水中；同時(shí)通過納米晶高能聚合球體的水中也含有巨大能量，能夠把管道內(nèi)壁上和開水爐中已有生垢溶解排出，提高水的通量和熱效率；
本工作中，該團(tuán)隊(duì)成功合成了未摻雜及錳摻雜直接帶隙鈉基非鉛雙鈣鈦礦納米晶。未摻雜錳離子的納米晶具有藍(lán)色熒光。摻雜錳離子后，展現(xiàn)出單一的、純的錳摻雜劑發(fā)光，熒光量子產(chǎn)率達(dá)到44.6%。科研人員結(jié)合穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)光譜技術(shù)，證明其明亮的、純的錳摻雜劑熒光主要?dú)w因于暗自陷態(tài)輔助過程。此外，該團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步研究了摻雜劑發(fā)光體系的尺寸效應(yīng)。該工作強(qiáng)調(diào)了合理利用半導(dǎo)體納米材料亞能帶對(duì)設(shè)計(jì)高性能半導(dǎo)體納米材料具有重要指導(dǎo)意義。
