廈大(dà)解榮軍課題組AFM：面向高(gāo)容量光(guāng)學信息存儲的(de)深陷阱長(cháng)餘輝發光(guāng)材料

更新時(shí)間：2018-01-16 | 點擊率：1802

廈大(dà)解榮軍課題組AFM：面向高(gāo)容量光(guāng)學信息存儲的(de)深陷阱長(cháng)餘輝發光(guāng)材料

【引言】

長(cháng)餘輝發光(guāng)材料是利用(yòng)能量陷阱對(duì)入射光(guāng)子的(de)捕獲和(hé)緩慢(màn)再釋放而産生持續發光(guāng)的(de)一類特殊光(guāng)學功能材料，根據材料中陷阱密度和(hé)陷阱深度不同，其發光(guāng)壽命從數秒至數小時(shí)不等。基于這(zhè)種*的(de)發光(guāng)性能，室溫長(cháng)餘輝發光(guāng)材料已被廣泛應用(yòng)于夜間指示照(zhào)明(míng)及交流LED器件中，并成爲生物(wù)熒光(guāng)标記和(hé)光(guāng)學信息存儲領域的(de)研究熱(rè)點。與室溫長(cháng)餘輝發光(guāng)材料相比，深陷阱長(cháng)餘輝材料在室溫下(xià)載流子的(de)釋放速度極慢(màn)。由于具有在室溫下(xià)存儲信息，在高(gāo)溫或額外光(guāng)激勵下(xià)釋放信息的(de)雙重特性，深陷阱長(cháng)餘輝材料是一類理(lǐ)想的(de)光(guāng)學信息存儲介質。并且，由于信息讀取時(shí)的(de)光(guāng)子發射包含特定的(de)光(guāng)譜特征，結合波分(fēn)複用(yòng)和(hé)強度複用(yòng)技術，以深陷阱長(cháng)餘輝發光(guāng)材料爲存儲介質有望研發出多(duō)信息維度的(de)光(guāng)學信息存儲系統，解決傳統二維光(guāng)學信息存儲介質（如光(guāng)盤等）存儲容量難以提升的(de)困境。

【成果簡介】

近日，廈門大(dà)學解榮軍課題組在新型光(guāng)學信息存儲材料方面取得(de)一定的(de)研究進展。課題組莊逸熙博士等研究人(rén)員(yuán)在Advanced Functional Materials上在線發表了(le)題爲“Optical data storage and multicolor emission readout in flexible films using deep-trap persistent luminescence materials”的(de)文章(zhāng)。在該項工作中，研究團隊利用(yòng)深陷阱長(cháng)餘輝發光(guāng)材料對(duì)于光(guāng)子的(de)吸收存儲和(hé)選擇性再釋放的(de)特性，采用(yòng)激光(guāng)刻錄技術演示了(le)以深陷阱長(cháng)餘輝發光(guāng)粉體薄膜爲存儲介質的(de)高(gāo)通(tōng)量光(guāng)學信息逐點寫入-全域讀取/逐點讀取。研究團隊還(hái)成功實現了(le)對(duì)讀取信号的(de)發光(guāng)顔色和(hé)發光(guāng)強度的(de)調控，這(zhè)對(duì)于研發新一代具有超高(gāo)存儲容量的(de)多(duō)維光(guāng)學信息存儲系統具有重要意義。除了(le)以高(gāo)溫熱(rè)激活進行信息讀取之外，研究團隊也(yě)演示了(le)通(tōng)過近紅外光(guāng)束逐點掃描讀取薄膜中被寫入的(de)信息。逐點寫入-逐點讀取的(de)方式更易于與目前廣泛使用(yòng)的(de)光(guāng)盤存儲技術兼容。

(a) 熒光(guāng)粉體與矽膠混合、成型并固化(huà)後獲得(de)粉體薄膜；

(b) 激光(guāng)刻錄機寫入預存儲信息；

(c) 高(gāo)溫熱(rè)激活讀取信息；

(d) 柔性薄膜應用(yòng)于曲面；

(e) 近紅外光(guāng)激勵讀取信息。

【小結】

本文報道了(le)一種基于深陷阱長(cháng)餘輝發光(guāng)材料的(de)新型光(guāng)學信息存儲及信息讀取方式。通(tōng)過405 nm激光(guāng)将信息逐點刻錄于柔性粉體薄膜上，由于陷阱較深，所刻錄的(de)信息在室溫被凍結；而通(tōng)過加熱(rè)到較高(gāo)溫度或者通(tōng)過980 nm近紅外激光(guāng)照(zhào)射，可(kě)讀出預刻錄的(de)信息。讀取過程伴随光(guāng)子的(de)發射，發光(guāng)的(de)波長(cháng)和(hé)強度可(kě)以通(tōng)過成分(fēn)和(hé)刻錄光(guāng)強進行調控。

傳統的(de)相變型或磁光(guāng)型光(guāng)學信息存儲介質是基于基闆對(duì)入射光(guāng)反射或偏振的(de)差異而識别預存儲信息。本文所報道的(de)信息讀取方式是利用(yòng)刻錄點對(duì)光(guāng)子的(de)選擇性釋放，由于光(guāng)子發射包含特定的(de)光(guāng)學信息，以深陷阱長(cháng)餘輝發光(guāng)材料作爲存儲介質有望研發出新一代具有超高(gāo)存儲容量的(de)多(duō)維光(guāng)學信息存儲系統。

文獻鏈接: Optical data storage and multicolor emission readout in flexible films using deep-trap persistent luminescence materials (Adv. Funct. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adfm.201705769)

【相關工作鏈接】

與上述工作相關的(de)另一項研究中，研究團隊系統報道了(le)在長(cháng)餘輝發光(guāng)材料體系SrSi₂O₂N₂:Ln²⁺,Ln³⁺中以稀土離子共摻雜(zá)的(de)方式進行陷阱深度調控的(de)思路，討(tǎo)論了(le)不同陷阱深度對(duì)于信息存儲能力的(de)影(yǐng)響。這(zhè)項研究不僅對(duì)于設計不同陷阱深度的(de)長(cháng)餘輝發光(guāng)材料具有重要啓示意義，而且展示了(le)深陷阱長(cháng)餘輝發光(guāng)材料在信息防僞和(hé)新型顯示等新興領域的(de)應用(yòng)潛力。該工作以“Trap depth engineering of SrSi₂O₂N₂:Ln²⁺,Ln³⁺ (Ln²⁺ = Yb, Eu; Ln³⁺ = Dy, Ho, Er) persistent luminescence materials for information storage applications”爲題于2017年12月(yuè)26日在線發表在ACS Applied Materials & Interfaces上，論文*作者爲莊逸熙博士。

文獻鏈接：Trap depth engineering of SrSi₂O₂N₂:Ln²⁺,Ln³⁺ (Ln²⁺ = Yb, Eu; Ln³⁺ = Dy, Ho, Er) persistent luminescence materials for information storage applications (ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, DOI: 10.1021/acsami.7b17271)

此外，研究團隊2017年12月(yuè)20日在ACS Applied Materials & Interfaces上在線發表了(le)題爲“Achieving multicolor long-lived luminescence in dye-encapsulated metal-organic frameworks and its application to anticounterfeiting stamps”的(de)文章(zhāng)。該工作闡述了(le)在金屬有機框架材料的(de)周期性孔道中引入特定染料分(fēn)子，通(tōng)過主客體之間的(de)能量傳遞效應獲得(de)多(duō)色室溫長(cháng)壽命發光(guāng)的(de)新思路。多(duō)色室溫長(cháng)壽命發光(guāng)材料的(de)制備對(duì)于實現大(dà)容量信息存儲和(hé)高(gāo)等級信息防僞具有重要價值。該論文*作者爲課題組碩士研究生劉劍斌。

文獻鏈接：Achieving multicolor long-lived luminescence in dye-encapsulated metal-organic frameworks and its application to anticounterfeiting stamps (ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, DOI: 10.1021/acsami.7b13486)

【成果簡介】

【圖文導讀】

圖1 熒光(guāng)粉體薄膜的(de)制備及其在光(guāng)學信息存儲

中的(de)應用(yòng)

(a) 熒光(guāng)粉體與矽膠混合、成型并固化(huà)後獲得(de)粉體薄膜；

(b) 激光(guāng)刻錄機寫入預存儲信息；

(c) 高(gāo)溫熱(rè)激活讀取信息；

(d) 柔性薄膜應用(yòng)于曲面；

(e) 近紅外光(guāng)激勵讀取信息。