由Tb3+离子相变激活交叉弛豫实现的可视化发光测温
材料科学
2026-01-21 v1
摘要
开发能够随温度变化表现出显著颜色改变的可视化发光温度计，需要合理设计具有高光谱选择热敏感性的荧光粉。在本工作中，我们提出了一种基于LiYO2:Tb3+中相变诱导交叉弛豫过程激活的策略。单斜到四方结构相变改变了Tb3+离子在基质晶格中的点对称性，增强了Stark效应，并实现了高效交叉弛豫所需的能量共振。因此，在约300 K以上，源自5D3激发态的发射相对于5D4能级的发射被快速猝灭，导致发射光从蓝色到绿色的显著温度依赖性颜色变化。该机制产生了极高的基于色度坐标的敏感性，在410 K时达到SRx,max = 0.40% K-1和SRy,max=0.72% K-1。此外，相变驱动的Tb3+发射光谱轮廓改变使得实现多模式发光温度计成为可能，其最大相对敏感性为SRmax=13% K-1。通过ON-OFF发光热开关以及使用标准数码相机的蓝色和绿色通道进行完全无滤光片的动态二维热成像，证明了该系统的实际适用性，实现了动态条件下的直观可视化、远程读数和温度映射。
引用
@article{arxiv.2601.13009,
title = {Visual Luminescence Thermometry Enabled by Phase-Transition-Activated Cross Relaxation of Tb3+ Ions},
author = {L. Marciniak and M. Szymczak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.13009},
year = {2026}
}