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在过去的几十年中，具有锰(Ⅱ)离子(Mn2+)发射特征的发光材料因其独特的光学性质，如低能量跃迁、大斯托克斯位移和长寿命光致发光，而备受关注。然而，由于其复杂的发光机制，实现对Mn2+发光波长的精确调控一直是一个难题。压强作为一种有力的外部调控手段，能够有效改变材料的晶格结构和电子态，从而影响其光学性质。近日，吉林大学高压与超硬材料全国重点实验室肖冠军教授等人在Mn2+离子d-d跃迁发光的高压调控研究中取得了重要进展，为更全面、深入理解Mn2+离子发光的背后物理机制提供了新见解。
该工作中，作者设计了具有较强内部应力的MnS@CdS量子点作为研究对象。通过对该量子点材料进行压力处理，观察到了Mn2+离子发光出现了未曾报道过的压力诱导蓝移现象，同时荧光强度增强。通过电子自旋共振图谱测试，可以观察到MnS@CdS量子点呈现出六条尖峰信号的超精细结构（超精细耦合常数约为69.7 G）。电子顺磁共振测试表明：在CdS壳层生长过程中，Mn2+离子扩散到CdS壳层中，在MnS核与CdS壳之间形成一层MnxCd1-xS合金界面层。高压下Mn2+发射蓝移过程中CdS本征光的减弱，表明高压进一步促进了Mn2+离子向CdS壳层的扩散，增强了宿主-掺杂剂耦合，使得从CdS宿主晶格的激子到Mn2+离子掺杂剂的能量转移效率增加，同时减小了Mn2+离子浓度猝灭效应，提高了荧光强度。 与此同时，Mn2+离子的扩散降低了核壳结构量子点内部的晶格失配率，从而导致降低量子点内部的拉伸应变，这种类似与负压效应的拉伸应变的减小进一步促进Mn2+离子发光波长蓝移和发光强度增加。通过第一性原理计算评估了量子点的晶格失配率和应变，也进一步证实在适合的压力范围内，外部压力的增加会降低MnS@CdS量子点材料的晶格失配率。高压原位紫外-可见吸收光谱实验显示MnS@CdS量子点的斯托克斯位移在0 - 2.1 GPa范围内持续减小，由 得出其声子耦合强度在该压力区间持续减小。 因此，高压作用下Mn2+离子的扩散减小了作用于Mn2+上的实际压力，导致声子耦合强度的减小，进而促使Mn2+离子d-d发射产生了区别于以往报道的非传统蓝移。该研究首次实现了对Mn2+发光的高压蓝移调控，为更全面、深入理解Mn2+离子发光的背后物理机制提供了新见解。 论文信息 Abnormal Blueshift of Mn d−d Emission Unlocked by Decreasing Phonon Coupling under High Pressure Feng Wang, Pengfei Lv, Prof. Guanjun Xiao, Prof. Bo Zou Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202500318
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