我院吴明娒教授、周磊副教授团队在缺陷介导的反热猝灭多模态发光材料方面取得新进展

当前，产品假冒与信息盗窃等问题日益突出，对社会经济安全、品牌信誉及个人隐私构成严重威胁。因此，开发具有高安全性的防伪与加密技术已成为学术界和工业界的共同迫切需求。传统防伪手段，如全息标签、荧光油墨、条形码/二维码等，普遍存在易被复制、解码或篡改的局限性。相较之下，多模态发光材料能够在光、电、力、辐射等多种激发条件下产生光发射，展现出更高的防伪与加密安全性。发光热稳定性是多模态发光材料的关键性能指标，直接决定了其在恶劣环境下的工作可靠性与稳定性。在固态照明、安全标记、温度传感及空间探测等应用领域中，实现材料在宽温度范围内保持高发光效率尤为重要。然而，如何合理调控缺陷能级的种类、分布及密度，从而在宽温度范围内实现高性能多模态发光，仍是当前面临的关键挑战。

近日，我院吴明娒教授研究团队开发了一类新的SrZnP₂O₇:RE （RE = Sm³⁺, Dy³⁺, Tb³⁺, Tm³⁺）多模发光材料，通过缺陷工程策略有效地解决上述挑战。该类荧光粉表现出光致发光（PL）、辐射发光（RL）、力致发光（ML）、热释光（TL）和长余辉发光（PersL）等多种发光行为，发射波长覆盖近紫外至远红外区域。研究团队通过策略性地引入电荷补偿剂（Li⁺，Na⁺，K⁺），精确地调节了陷阱密度和分布，显著的提升了PL强度、量子效率、RL强度以及X射线余辉性能。特别值得关注的是，在Sm/Dy/Tm掺杂体系中，材料呈现出独特的反热猝灭行为（即使在300℃下依然能超过室温下的发光强度），赋予了该材料在宽的温度范围内保持优异发光性能。凭借其优异的多模态发光特性，该类荧光粉在高温X射线成像、高安全性防伪与信息加密等领域展现出广阔的应用前景。

图1. SrZnP₂O₇:Sm 的物相、结构及发光性能研究

图2.电荷补偿剂对SrZnP₂O₇:Sm的光致发光特性的影响及其作用机制

图3. 电荷补偿剂对SrZnP₂O₇:Sm的 RL 和PersL性能的影响及缺陷调控机制

图4. SrZnP₂O₇:RE （RE = Sm³⁺, Dy³⁺, Tb³⁺, Tm³⁺）的多模发光及其反热猝灭发光特性

图5. 多模防伪及信息加密应用展示

上述研究成果近日以“Deciphering Defect-Mediated Anti-Thermal Quenching Multimodal Luminescence for Information Encryption”为题发表在Advanced Materials期刊。论文第一作者为中山大学2023级博士研究生向月飞，通讯作者是中山大学化学工程与技术学院吴明娒教授、周磊副教授、香港城市大学王锋教授。该工作得到国家自然科学基金及其与广东省联合基金等基金和珠海市光电功能材料与膜技术重点实验室的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202515825