在現代平板顯示技術中，目前采用最廣泛的是通過白光的顏色分離來獲得純的紅綠藍三基色像素點。通常這種白光是按嚴格的比例混合具有三基色發射的染料、量子點或者稀土納米晶來實現。其中，混合的染料難以用單一波長激發，并且光穩定性差；混合的量子點間存在能量轉移，干擾三基色獨立發射。因此，通過發光體混合的方法獲得白光存在著相分離，光譜干擾，壽命短等缺點。合成單組分、全光譜的白光結晶材料仍然是一個挑戰性難題。
近日，智能所張忠平研究員帶領的研究團隊，通過合理的設計芯殼型納米結構，成功地將具有紅、綠、藍三色發射的稀土元素組合到單個納米粒子上，并且對三種元素的濃度進行有效控制。這種優化的單組分結構克服了三色發光之間的相互干擾，使得該納米粒子在近紅外激光激發下，能夠產生明亮的全光譜上轉換白色發光。科研人員發現，這種單組分上轉換材料的發光顏色對激發光的功率密度表現出很高的敏感性，只要在3-30W/cm2的小范圍內改變激發功率密度，材料發光顏色就能表現出由綠色到青色、白色，再到紅色的連續演變。
這種激發功率對發光顏色的調制效應，有望用于構建新型平板激光顯示器件。相較于傳統的液晶顯示屏，使用這種材料可以省去復雜的彩色濾光片陣列，不僅可以提高顯示屏的分辨率，還大大簡化了其制造工藝。同時，這種功率調制的發光納米粒子，在精準生物標記以及高級防偽中都有潛在的應用。相關研究結果近日發表在《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)上。
該研究工作得到了國家重點基礎研究發展計劃、國家自然科學基金和安徽省自然科學基金的大力支持。
單組分上轉換白光材料及其多色顯示
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