近日，物理学院发光与显示课题组在表面重构诱导宽温域上转换发光增强领域取得重要进展，相关工作“Bright upconversion over extended temperatures enabled by an organic surface layer”以河北大学为第一单位发表在《Nature Communications》（2025,16, 3249）。索浩博士为论文的第一兼通讯作者，硕士研究生赵沛航为共同第一作者，香港城市大学王锋教授为共同通讯作者。
稀土上转换纳米晶是一类新兴的反斯托克斯发光材料，在信息安全、生物医学、光电子技术等领域中具有重要应用。然而，纳米晶在实际应用场景中极易受到表面猝灭效应的影响，其发光效率在高温下还会进一步衰减。迄今为止，尚未开发出宽温域下具有高效发光的上转换纳米晶。针对上述科学问题，本文报道了一种合成方便且不改变纳米晶尺寸的通用策略，通过表面配位有机分子作为能量保护势垒，可以在宽温度范围内显著提高上转换发光。机理研究发现有机-无机杂化表面层能够有效抵抗缺陷并解耦高能振荡，进而抑制激发能量的表面耗散。这种杂化表面势垒的作用会随着温度的升高而增强，经过配体包覆的纳米晶在常温和443 K下分别增强三个和六个数量级以上。通过设计核壳结构实现了对上转换能量保护密封效应的精确控制，建立了高亮度全彩热致变色上转换发光。该工作为高性能上转换纳米晶的研发提供全新思路，有望推动其在纳米光子学、生物光子学等领域的实际应用。
以上工作得到了国家自然科学基金面上项目、中国科协青年人才托举工程、河北省燕赵黄金台聚才计划、香江学者计划、河北大学生命科学与绿色发展研究院青年拔尖人才培养项目等经费的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58587-8
（物理科学与技术学院、科学与技术创新研究院供稿）
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