武汉大学付磊课题组Angew：二维材料嵌入实现晶体场调制镧系离子发光

镧系元素素有“工业味精”之称，基于众多独特的性质，一直是理论与应用研究的宠儿。镧系元素在f轨道上拥有丰富的价电子，4f–4f跃迁致使其在可见光及红外光区域发光。根据Judd-ofelt理论，当镧系元素处于游离的原子或离子态时，4f组态的各个宇称是相同的，电偶极跃迁的矩阵元值为零，对应的跃迁，也就是宇称是禁阻的。然而，将镧系离子置于主体材料中时，受到晶体场的作用，与4f组态相反的宇称组态会引入，从而导致电偶极矩阵元不为零，原本禁阻的4f–4f跃迁也因而发生。为此，主体材料的合理设计对于调制镧系离子的发光至关重要。已有的研究对主体材料的选择一直局限于三维晶体，在二维晶体中的镧系离子发光鲜有报道。倘若能够将镧系离子嵌入高质量的二维晶体材料中，利用二维材料高度各向异性的晶体场对其能级裂分进行调制，将可以观察到独特的荧光现象。

武汉大学付磊教授（点击查看介绍）的先进纳米材料实验室（LAN）率先在这一领域取得突破。他们提出了基质辅助缓释的化学气相沉积（MASR–CVD）方法，成功地将镧系离子嵌入到二维材料单晶中，并发现其荧光峰位发生了显著的红移。二维晶体主体材料所提供的晶体场在xy和z方向具有高度的各向异性，这使镧系离子的4f轨道发生更为显著的不对称裂分，从而发射出独特的荧光。通过替换不同种类的二维主体材料和镧系离子，他们发现这种利用二维晶体主体材料的不对称晶体场调制镧系离子荧光的策略具有普适性。这种方法为镧系元素的光学性质研究提供了全新的视角，相关研究成果发表在Angewandte Chemie International Edition 上。

该论文作者为：Ding Xu, Weiyin Chen, Mengqi Zeng, Haifeng Xue, Yunxu Chen, Xiahan Sang, Yao Xiao, Tao Zhang, Raymond Unocic, Kai Xiao, Lei Fu

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Crystal-Field Tuning of Photoluminescence in Two-Dimensional Materials with Embedded Lanthanide Ions

Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201711071

导师介绍

付磊

http://www.x-mol.com/university/faculty/13589