近日，物理科学与信息工程学院张栋副教授、王青如副教授课题组在高灵敏度荧光测温研究方面取得新进展，研究成果以“Influence of charge compensation on the photoluminescence and temperature sensing of zinc titanate composites”（《电荷补偿对钛酸锌混合材料的光致发光和温度传感特性的影响》）和“Dual-mode optical thermometer based on fluorescence intensity ratio of Eu³⁺/Mn⁴⁺ co-doping zinc titanate phosphors”（《基于Eu³⁺/Mn⁴⁺共掺钛酸锌荧光强度比的双模光学温度计》）为题分别发表于《Ceramics International》（《国际陶瓷》，中科院一区Top）和《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》（《光谱化学学报A部分：分子和生物分子光谱》，中科院二区）。2020级研究生胡凤雅为论文第一作者，张栋副教授和王青如副教授为共同通讯作者，350vip浦京集团(中国)股份有限公司为第一署名单位。

由于具有响应速度快、测量精度高、可远距离非接触测量等优点，基于荧光强度比的荧光测温法受到人们广泛关注。在高发光效率的前提下，如何提高荧光温度计的灵敏度成为人们研究的重点。针对该问题，课题组研究人员提出了电荷补偿和双相共生长协同作用提高荧光温度计性能的方法，利用该方法可有效提高了晶体的发光效率和温度灵敏度。第一项工作（《Influence of charge compensation on the photoluminescence and temperature sensing of zinc titanate composites》）中，研究人员分别在ZnO-TiO₂混合相、ZnTiO₃钛铁矿-钙钛矿混合相以及TiO₂-Zn₂TiO₄混合相中掺杂了Li⁺，通过Li⁺补偿Eu³⁺与Ti⁴⁺和Zn²⁺的电荷差，提高了晶体的发光效率，并利用混合相中晶体场的差异，提高了晶体的温度灵敏度，解决了电荷平衡中高发光效率低灵敏度的问题。第二项工作（《Dual-mode optical thermometer based on fluorescence intensity ratio of Eu³⁺/Mn⁴⁺ co-doping zinc titanate phosphors》）中，研究人员在第一项工作的基础之上，制备了具有钛铁矿和钙钛矿同质异构的ZnTiO₃纳米晶体，利用Mn⁴⁺在钛铁矿和钙钛矿晶格中的能级跃迁差异，实现了3.2 %/K的高相对灵敏度和0.01K的温度分辨率。上述成果对新型高灵敏度荧光温度计的设计具有一定的指导意义。

图1 不同Mn⁴⁺掺杂下，ZnTiO₃纳米晶的荧光温度特性

    该工作得到了350vip浦京集团(中国)股份有限公司博士启动基金、山东省自然科学基金、山东省泰山学者计划等项目的资助。

论文链接：http://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.12.022

                    https://doi.org/10.1016/j.saa.2022.122127

(审稿：刘才龙)