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浙大在光子功能MOFs材料领域取得系列进展

本文摘要:与单光子泵浦激光比起,多光子泵浦激光的唤起波长坐落于长波波段,对生物的组织的穿透性强劲、光学受损小、空间选择性低。具备低偏振度的多光子泵浦激光由于兼备偏振光和多光子泵浦激光的优势因而在医学光学、光动力学化疗等生物光子学领域具有最重要的应用于前景。然而,由于现有激光增益材料无法同时符合大的多光子吸收截面和激射效率以及高度一致的倾向性等拒绝,目前仍无法取得低偏振度的多光子泵浦激光。

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与单光子泵浦激光比起,多光子泵浦激光的唤起波长坐落于长波波段,对生物的组织的穿透性强劲、光学受损小、空间选择性低。具备低偏振度的多光子泵浦激光由于兼备偏振光和多光子泵浦激光的优势因而在医学光学、光动力学化疗等生物光子学领域具有最重要的应用于前景。然而,由于现有激光增益材料无法同时符合大的多光子吸收截面和激射效率以及高度一致的倾向性等拒绝,目前仍无法取得低偏振度的多光子泵浦激光。  针对这一难题,浙江大学材料科学与工程学院的钱国栋教授和崔元靖副教授课题组创新性地明确提出在金属-有机框架材料(MOFs)的孔道中有序装配有机激光染料来取得低偏振度多光子泵浦激光的设计思路。

他们使用锌离子与多齿有机配体7-(4-羧基苯基)-3-羧基-喹啉配位制备了具备一维孔道的MOFs材料ZJU-68,并利用孔道的限域起到原位装配且高度倾向的有机激光染料分子,使其量子效率从溶液状态的0.45%大幅提高到24.28%,同时利用MOFs单晶的天然晶面作为谐振腔的反射镜面,首次取得了高偏振度(小于99.9%)的三光子泵浦激光,其品质因子Q值高约1700。这一研究思路为新型微腔激光材料和器件的设计制取获取了新的途径和方法。

涉及成果Polarizedthree-photon-pumpedlaserinasingleMOFmicrocrystal于3月17日在线公开发表于《大自然通讯》(Nat.Commun.,2016,DOI:10.1038/ncomms11087)。该论文的第一作者为何桦浚,崔元靖和福建物构所马恩为联合第一作者,福建物构所陈学元研究员课题组帮助已完成了激光性能的测试。

  图1DMASM分子在MOFs材料ZJU-68中的原位装配,图来源:NatureCommunications  图2装配染料后MOFs材料的三光子泵浦激射性能,图来源:NatureCommunications  此外,该课题组在利用MOFs材料积极开展荧光传感、白光LED、光信息存储等光子功能应用于方面也获得了系列进展。通过在含Eu3+的稀土-有机框架材料ZJU-88孔道中原位装配二萘金字苯分子,顺利构建了在20-80℃生理温度区间的比例型自校准荧光温度传感(Adv.Mater.,2015,27,1420,DOI:10.1002/adma.201404700);使用后功能化装配方法制取取得了具备出色白光升空性能的MOFs材料ZJU-28DSM/AF(0.02wt%DSM,0.06wt%AF),其闪烁颜色的色座标为(0.34,0.32),显色指数与色温分别为91和5327K(Adv.Funct.Mater.,2015,DOI:10.1002/adfm.201501756);设计制备了具备光敏号召的MOFs材料ZJU-56-0.20,利用710nm的飞秒激光在框架材料单晶内部诱导制取了具备多层结构的高分辨单/双光子荧光微图案,其体积分辨率可高约115m3(存储密度为Tbits/cm3量级),涉及成果公开发表于《美国化学会志》期刊上(J.Am.Chem.Soc.,2015,137,4026,DOI:10.。


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