“局部累积输出”——一维链结构实现高光放大增益

日期： 2024-07-01

浏览次数: 27

来源：X-MOL

使用稀土有机配合物作为增益介质的掺钕波导放大器（Neodymium-doped waveguide amplifier, NDWA）可以在1.06 µm波段实现连续波放大，依靠“天线效应”敏化Nd3+离子，从而可以使用低功率发光二极管（light-emitting devices, LED）作为泵浦源，且配合物的可加工性使得NDWA更易于集成到紧凑的光学系统中以补偿光信号损耗，因而受到广泛的关注。然而，单核Nd3+配合物在增益介质中的均匀分散使得局部Nd3+离子密度低，导致对LED泵浦源的吸收和能量利用效率低等问题，因此，开发高增益Nd3+配合物材料仍然存在瓶颈。

基于以上结果，黑龙江大学许辉教授领导的磷基光电功能材料团队与厦门大学张丹教授合作，通过双齿膦氧配体桥接中心稀土Nd3+离子，构建了两种具有Nd(TTA)3单元的一维链配位聚合物[Nd(TTA)3(DBTDPO)]n （Nd1）和[Nd(TTA)3(DPEPO)]n （Nd2），从而在增益介质中实现Nd3+离子局部集中和均匀分布的状态，这使得整个配位重复单元在所有配体的激发态能量吸收与利用中有效协同，以获得高效的Förster共振（Förster resonance, FRET）和Dexter能量传递（Dexter energy transfer, DET）。另一方面，有机配体的刚性和位阻减弱了聚合物分子间的相互作用，抑制了Nd3+离子的浓度猝灭。结果表明，在Nd1或Nd2掺杂的薄膜中均表现出Nd3+离子的累积f-f辐射和沿一维链的有效能量迁移，实现了强近红外发射和高增益。

作者通过单晶X射线衍射分析确定了一维链Nd1和Nd2表现出规则的取向和有序的包装模式。然而，Nd2在三维空间中表现出更短的Nd-Nd间距和无π-π堆积，这使得Nd2具有Nd3+离子更局部密集的激发能量积累和浓度猝灭抑制的优势，使其更适合于高性能和小截面波导放大器。

Nd1和Nd2薄膜在270-420 nm处表现出较宽的吸收带，这些由配体产生的紫外和深蓝色吸收带为LED泵浦奠定了基础。在365 nm和405 nm激发下，Nd1和Nd2的薄膜的光致发光行为反映了配体向Nd3+离子的高效能量传递。

通过垂直顶泵浦模式，采用传统的嵌入式和新型的倏逝场波导结构，掺Nd1波导器件在1.06 µm处的最大相对增益分别为5.4和4.7 dB/cm，值得一提的是，掺Nd2波导器件在1.06 µm处的光学增益性能(最大值为5.7和4.9 dB/cm)超过了大多数无机NDWAs，特别是基于单核Nd3+配合物的NDWAs的< 4.0 dB/cm的最大值。

综上，这项工作证明了一种有效地“局部积累输出”策略用于开发高增益一维链Nd3+配位聚合物近红外发光材料及光波导器件。研究表明，在聚合物基底中均匀分散和Nd3+离子局部集中的平衡是实现高性能NDWAs的关键，而可控的配位自组装为开发相应的镧系元素增益介质提供了可行的途径。

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上，黑龙江大学化学化工与材料学院博士研究生满意与厦门大学电子科学与技术学院硕士研究生史晓武为论文的共同第一作者，黑龙江大学许辉教授、韩春苗教授和厦门大学张丹教授为共同通讯作者。

上一篇：贺依琳等−CG：微生物驱动抗风化稀土磷酸盐矿物溶解为离子吸附型稀土成矿提供物源下一篇：内蒙古白云鄂博矿床发现两种铌钪新矿物

Hot News / 相关推荐

【重要通知】上海市经信委2024年度先进材料项目库储备工作启动！

2024 - 09 - 06

点击次数: 189

各会员单位：现转发上海市经济信息化委关于开展2024年度先进材料项目库储备的通知，请有意向并符合通知要求的单位积极申报。本次申报储备对象包括4类：（1）拟于2024年内启动的先进材料应用研发类项目（2）2024年内形成首批次业绩的新材料首批次项目（3）新材料产品在2022-2024年期间已开展或拟开展的应用认证项目（4）市级以上企业技术中心或具有CNAS、CMA认可资质的材料研发、生产、检验检测单...

东南大学Small Structures：有序介孔TMDs/MOs半导体异质结室温NO2传感

2024 - 09 - 06

点击次数: 92

来源：材料牛二维过渡金属硫族化合物（TMDs）半导体材料因其可调的带隙和高效的载流子输运而被广泛应用于界面反应和电子器件。然而，块体样品或堆叠的纳米片中缺乏完全暴露的活性位点限制了它们的性能。基于此，东南大学任元副研究员、陶立教授（共同通讯作者）报道了通过一步热硫化（硒化/碲化）具有有序介观结构两亲性嵌段共聚物/多金属氧酸盐簇（BCPs/POMs）纳米复合材料，来构建有序介孔TMDs/金属氧化物（...

关于举办第三届“上海稀土杯”羽毛球比赛的报名通知

2024 - 09 - 05

点击次数: 5

关于举办第三届“上海稀土杯”羽毛球比赛的报名通知各会员单位：为了庆祝中华人民共和国成立75周年，进一步丰富协会文化生活，加强会员之间的友谊与沟通，增进协会凝聚力，促进会员单位员工身心健康发展，延续做好建设协会会员“健康之家”的工作，上海市稀土协会将于2024年10月下旬举办第三届“上海稀土杯”羽毛球比赛，希望各会员单位踊跃报名，请有意向参加的会员单位于9月30日前将附件报名参赛人员表反馈至协会秘书...

长春应化所林君/党佩佩、地大（武汉）李国岗团队：Sb³⁺掺杂新型有机无机杂化金属卤化物PMA₄NaInCl₈多模发光

2024 - 09 - 05

点击次数: 106

来源：X-MOL有机-无机杂化金属卤化物（OIMH）因其具有载流子寿命长、带隙可调、高载流子迁移率和低缺陷密度等卓越的光电特性备受关注，在太阳能电池、光电探测器、LED等光电器件领域展现出巨大的应用潜力。然而，由于奇偶禁止跃迁，原始的低维杂化金属卤化物材料通常表现出极低的光致发光量子产率（PLQYs），这限制了它们的实际光电应用。鉴于此，近期中国科学院长春应用化学研究所林君研究员、党佩佩副研究员和...