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基于局域结构调控稀土发光材料性能的理论方法及应用
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TN104.3
  • 关键词:
  • 成果简介:
    中国历来是稀土资源的生产与消耗大国,但稀土产业整体上却处于世界稀土产业链的中低端,特别是高端光学材料和器件的性能与西方发达国家相比仍存在较大的差距,其关键原因是稀土化学与物理的理论发展滞后,对稀土局域结构和发光性能间的关系认识不深,从而高端稀土发光材料的定向设计就变得难以实施。针对这一困境与挑战,在国家科技部和国家自然科学基金等项目的支持下,完成人团队构建了基于局域结构调控稀土发光材料性能的理论方法,并在对化学与物理模型体系测试的基础之上揭示了稀土局域结构与发光性能间的定量关系,从而淘汰了传统的“烧菜”式制备方法,最终实现了白光LED用和光学测温两类新型稀土发光材料的定向实验研制。主要取得的科学发现点如下: (1)首次建立了可用于研究稀土发光材料性能的第一性原理计算与晶体场理论杂化的计算理论体系,并提出了对稀土发光材料电子结构和电声子耦合效应进行混合设计的思想,为定量关联稀土局域结构和发光性能奠定了理论基础。 (2)通过对模型体系的测试,首次确认了领域内长期以来采用多面体化学结构单元取代策略合成新型稀土发光材料方案的正确性,提升了稀土发光材料学家对这一化学理念的认识与理解,所发现的局域结构与发光性能间的定量关系可成为先进光功能材料研发的科学基础。 (3)依托以上理论研究成果,开展了定向实验设计与合成:揭示了稀土荧光粉局域结构和发光性能关系的温度依赖,阐明了调控稀土荧光粉发光性能热稳定性的机制,彻底改变了稀土荧光粉发光性能温度依赖研究无系统性计算理论介入的局面;新开发了可发近标准白光的稀土透明玻璃陶瓷的制备路线,为价态多变型元素掺杂的光学材料性能的调控开辟了新思路;设计出了具有高温敏度和宽测温范围的新型光学测温稀土玻璃陶瓷,在光纤温度传感器研究领域有潜在的应用价值。 该项目累计发表SCI论文106篇,SCI他引1291次,所提交的20篇主要论文SCI他引53 5次,其中8篇代表性论文发表在材料化学与物理领域顶级期刊JA mC h e m Soc(IF=14.357)等上,SCI他引289次,1区top5篇,2区top2篇,ESI前1%高被引论文篇。成果多次被Chem Rev(IF=52.613)等国际顶级期刊引用,并得到国家千人、杰青和领域国际知名专家如Pieter Dorenbos教授(H指数65)等的肯定和引用,同时完成人也多次受邀在PRiME等国际学术会议上做大会邀请报告讲述该成果。
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