摘要：能量相互作用的智能控制在操纵上转换动力学和调整镧系元素掺杂材料的发射颜色方面起着关键作用，但是量化代表性敏化剂-活化剂耦合上转换系统中的能量通量，特别是能量迁移仍然是一个挑战。

能量相互作用的智能控制在操纵上转换动力学和调整镧系元素掺杂材料的发射颜色方面起着关键作用，但是量化代表性敏化剂-活化剂耦合上转换系统中的能量通量，特别是能量迁移仍然是一个挑战。

2024年12月30日，华南理工大学周博教授、张勤远教授在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Manipulating energy migration in nanoparticles toward tunable photochromic upconversion》的研究论文，Jinshu Huang为论文第一作者，周博教授、张勤远教授为论文共同通讯作者。

周博，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室教授，国家级高层次引进人才。2011年博士毕业于香港城市大学，曾在香港理工大学和新加坡材料及工程研究院等机构从事科研工作，2016年至今担任华南理工大学教授。

周博教授主要从事稀土发光领域的应用基础研究工作，在稀土上转换发光物理机制、光谱智能调控、微观尺度相互作用、纳米材料设计与合成、光子玻璃与光纤器件、新型光功能材料等方向取得系列创新性成果，作为第一作者或通讯作者在Nature Photonics、Nature Nanotechnology、Nature Communications、Advanced Materials、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Letters、Advanced Functional Materials、Advanced Science、Chemical Society Reviews、 Optics Letters、Optics Express、IEEE Photonic Technology Letters等材料科学和光学领域顶级杂志发表SCI收录论文60余篇。

张勤远，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室教授，国家杰青，教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，国家万人计划领军人才。1992年本科毕业于桂林理工大学，1998年获得中国科学院上海光机所博士。1998-2000年在同济大学担任副教授，2000-2003年在新加坡南洋理工大学作访问学者，2003年以教授一职加入华南理工大学，工作期间曾在日本国立材料所（NIMS）作访问教授。

张勤远教授的主要研究方向：发光学与应用、激光材料与器件、玻璃与非晶态。在Nature Photonics、Light、PRB、APL等国际知名学术期刊发表论文百余篇。

在这里，作者报道了一个概念模型，即通过设计界面能量转移介导的纳米结构来检查单个纳米颗粒中的能量通量。

研究表明，在敏化剂-活化剂系统中，能量迁移确实与能量转移同时发生，并且可以通过提出特征比参数来量化它们之间的竞争。

此外，该模型还能够通过上跃迁过程的时间控制来实现颜色可切换的光致变色上转换。

这些发现提供了对上转换动力学的深入理解，并提供了一种通用的方法来操纵具有可调发射颜色的纳米结构中的能量通量，在逻辑运算和信息安全的应用中显示出广阔的前景。

图1：概念模型

图2：在敏化剂-激活剂共掺杂系统中能量迁移的研究

图3：通过非稳态激发调节发射颜色

图4：前沿应用

综上，作者提出了一个概念模型，通过设计界面能量传递介导的纳米结构，量化了单个纳米粒子中的能量迁移和能量转移，展示了在敏化剂-激活剂耦合的上转换系统中能量迁移与能量转移之间的竞争关系，并实现了通过时间控制上转换过程的颜色可切换的光致变色上转换。

这一研究深化了对上转换动力学的理解，并为纳米结构中能量通量的调控提供了一种通用方法，展现出在逻辑操作、信息安全、光子学和光电子学、生物医学成像和治疗等领域的巨大应用潜力。

Huang, J., Tu, L., Huang, H. et al. Manipulating energy migration in nanoparticles toward tunable photochromic upconversion. Nat. Commun., (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-55258-y.

来源：华算科技