1、納米材料的合成及其光學性能納米材料的合成及其光學性能黃海濤黃海濤材料材料化學化學 20141101909目錄 摘要 上轉換納米材料介紹 上轉換納米材料的合成 上轉換納米材料的光學性能摘要 近年來，人們開始對熒光標記材料產生了濃厚的興趣，特別是隨著納米技術的發展，能夠進行生物標記的無機納米晶成為人們追逐的熱點，但是由于生物背底同樣會產生熒光從而對熒光檢測形成干擾，于是不會產生背底干擾的稀土上轉換納稀土上轉換納米發光標記材料米發光標記材料引起了人們的注意。關鍵詞：納米材料 發光材料 上轉換發光 熒光材料 雙光子吸收 納米晶上上轉換轉換及其納米材料及其納米材料 稀土上轉換發光材料通過多光子機制把長波

2、輻射轉換成短波輻射稱為上轉換。 受到光激發時，可以發射比激發波長短的熒光的材料。上轉換發光的機理可以歸結為上轉換發光的機理可以歸結為4種情況種情況:(1) 單離子的步進多光子吸收，這實際上是激發 態吸收(ESA)的過程。(2)直接雙光子吸收。這也是一個單離子過程，能量為E1和E2 (E1與E2可以相等也可以不相等)的兩個光子從一個虛擬的中間量子態被同時吸收終態E3=E1+E2。(3)多個激發態離子的共協上轉換。(4)光子雪崩吸收上轉換。上轉換納米材料的合成上轉換納米材料的合成共沉淀法優點： 方便、節時，在制備金屬氧化物、納米材料等方面優勢更突出 生成的樣品反應溫度低，樣品純度高，粒徑小，分散性

3、也很好缺陷： 不適于復雜的多組分體系的制備Iohannes Hampl 高溫流化床 將Er，Yb和Y的硝酸鹽用尿素共沉淀，得到的沉淀在840下通過H2S和水蒸氣，最后在1500的流化床中用Ar氣保護活化，這樣得到了尺寸大約400nm的粒子。水熱法 在特制的反應釜(高壓釜)中，采用水溶液作為反應體系，通過將反應體系加熱至臨界溫度(或接近臨界溫度)，在反應體系中產生高壓環境從而在一定溫度和壓力下，使物質在溶液中進行化學反應的一種無機制備方法。 水熱法以有機溶劑代替水，可以適用于一些非水反應體系的制備，從而打一大了水熱技術的適用范圍反應釜反應釜上轉換納米材料的光學性能上轉換納米材料的光學性能(1)尺

4、寸與物理的特征量相差不多(2)大的比表面使處于表面態的原子、電子與處于小顆粒內部的原子、電子的行為有很大的差別(3)納米微粒具有同樣材質的宏觀犬塊物體不具備的新的光學特性上轉換納米材料的光學性能上轉換納米材料的光學性能 1.寬頻帶強吸收 2.吸收帶藍移現象 3.量子限域效應 4.上轉換納米微粒發光上轉換納米材料的光學性能上轉換納米材料的光學性能寬頻帶強吸收寬頻帶強吸收吸收帶藍移現象吸收帶藍移現象納米氮化硅、碳化硅及氧化鋁粉對紅外寬頻帶有強吸收譜寬頻帶強吸收帶寬頻帶強吸收帶可能導可能導致的原致的原因：因：（1）量）量子尺寸子尺寸效應效應（2）表）表面效應面效應量子限域效應 半導體納術微粒的半徑r

5、aB(激子玻爾半徑)時，電子的平均自由程受小粒徑的限制，局限在很小的范圍，空穴很容易與它形成激子，引起電子和空穴波函數的重疊，這就報容易產生激子吸收帶。表面效應表面效應量子尺寸效應量子尺寸效應由于顆粒尺下降能隙變寬，這就導致光吸收帶移向短波方向，Ball等對這種藍移現象給出了解釋：已被電子占據分子軌道能級與未被電子占據分子軌道能級之間的寬度(能隙)隨顆粒直徑堿小而增大這是產生藍移的根本原因。這種解釋對半導體和絕緣體都適用。 由于納米微粒顆粒小，大的表面張力使晶格畸變，品格常數改變。對納米氧化物和氮化物小粒于研究表明第一近鄰和第二近鄰的距離發生變化。鍵長的改變導致納米微粒的鍵本征振動頻率改變，結果使光吸收帶發生移動。上轉換納米微粒的發光 當上轉換納米微粒的尺寸小到一定值時可在定波長的光激發下發光。1990年，日本佳能研究中心的H .Tabagi發現，粒徑小于6nm的硅在室溫下可以發射可見光。當粒徑大干6nm時，這種光發射現象消失。 Tabagi目認為硅納米微粒的發光是載流子的量子限域效應引起的。Brus認為，大塊硅不發光