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染料敏化稀土納米光熱材料研究取得進展

文章來源：新能源網更新時間：2025-05-20 16:25:47

近紅外染料敏化作用可以克服稀土離子（如Yb3+ 、Nd3+）宇稱禁戒躍遷的固有局限，顯著增加稀土摻雜無機納米晶的吸收，為開發高效稀土納米光學診療材料提供了新途徑。目前，應用于光熱轉換的染料敏化稀土納米晶的研究仍處于初步階段，所涉及的激發態動力學及界面相互作用尚不明確。

　　近日，中國科學院福建物質結構研究所陳學元團隊研發出一種基于染料敏化的cypate-NaNdF4復合光熱材料。該復合光熱材料利用大吸收截面的有機小分子染料cypate捕獲808 nm近紅外光，通過分子單線態向NaNdF4傳遞能量，結合Nd3+交叉弛豫，實現了高效光熱轉換，光熱溫度較單一cypate或NaNdF4納米晶明顯提升。研究團隊通過飛秒瞬態吸收光譜監測了染料與NaNdF4納米晶配位前后的單線態S1激子的激發態弛豫行為。借助DFT理論計算、穩態/瞬態吸收和熒光光譜，在Förster共振能量傳遞的理論框架下，研究揭示了cypate-NaNdF4表界面相互作用，特別是cypate分子在NaNdF4表面配位、聚集狀態隨cypate濃度的演變，以及染料與NaNdF4納米晶配位對能量傳遞效率、光熱轉換效率的影響。此外，研究發現cypate對NaNdF4的敏化同時增強了近紅外二區發光，抑制了染料的光降解，展示了該復合光熱材料在生物診療領域的應用前景。

　　研究工作基于染料敏化稀土釹離子高摻納米晶實現了復合材料的高效光熱轉換，揭示了染料分子-納米晶界面相互作用與激發態動力學相互影響，對多功能染料敏化納米光熱劑的智能設計具有指導意義。

　　相關研究成果以Unveiling the excited-state dynamics and interfacial interactions in dye-sensitizedNaNdF4 nanoparticles for efficient photothermal effect為題，發表在《先進科學》（Advanced Science）上。

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