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一种新型的压力传感器材料诞生

导读: 高压下的原位X射线衍射表明这种异常的压致可见荧光光谱主要是La2Sn2O7在高压下分解导致晶格扭曲而产生的。在2 GPa到2.37 GPa压力区间内Sn-O-Sn键角扭曲严重是产生压致荧光的重要因素。

锡酸盐烧绿石La2Sn2O7是一种透明导电氧化物,是潜在的薄膜器件材料如发光二极管和电致发光平板显示器等。在室温常压条件下,La2Sn2O7不具备电子跃迁导致的发光特性。北京高压科学研究中心的杨文革研究员与吉林大学的王欣教授合作的研究小组在锡酸盐烧绿石La2Sn2O7中观测到了强的室温常压近红外荧光光谱,在高压下发现了压致发光特性,而且这种压致发光是可逆的。他们提出烧绿石La2Sn2O7新颖的可逆压致发光特性、稳定的化学性质和强的抗辐射能力,将会深海极端环境下工作的光压力传感器材料。相关工作发表于7月10日的《先进材料》。

由压力诱导激发的荧光称为压致发光。压致发光材料是一类重要的智能材料,其潜在应用领域包括材料应力损伤探测,压力传感器和商标防伪等。由于这些技术设备的应用要求,使得这种独特的压致发光材料必须具有可逆的压致发光特性以便得到广泛的应用。因此,科学家们都致力于开发一种新型的可逆压致发光材料。

在锡酸盐烧绿石La2Sn2O7中,该研究团队在压力高于2GPa时在La2Sn2O7中观测到了压力诱导的室温可见窄带荧光光谱。并且这种发光现象与压力具有明显的依赖关系,强度伴随压力的增加先增强再减弱,可见荧光光谱的位置随压力增加发生红移。当压力卸致常压,近红外荧光峰恢复到常压状态。表明在La2Sn2O7观测到的压致发光是可逆的,La2Sn2O7可能是理想的应用于极端条件下的压力传感器材料。

为了寻找La2Sn2O7中出现的独特的压致发光现象的原因,研究小组对高压下La2Sn2O7晶体结构、电子结构进行了进一步的研究。

高压下的原位X射线衍射表明这种异常的压致可见荧光光谱主要是La2Sn2O7在高压下分解导致晶格扭曲而产生的。在2 GPa到2.37 GPa压力区间内Sn-O-Sn键角扭曲严重是产生压致荧光的重要因素。

另外该研究小组在高压原位电阻的测量中发现了压力诱导的半导体到绝缘体的转化,样品的带隙随着压力增加先减小后增加。因而这种电子结构相变与压力诱导的可见荧光相关。

该工作强调了在室温下压力对浓缩材料荧光调控的重要作用,这为改善光致发光材料提供了新的视野。

责任编辑:lime
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