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隨著信息時代的來臨，數據成為人們日常生活的全新載體，研究人員也在著力創新信息存儲設備和信息存儲策略。與傳統的磁存儲和半導體存儲器相比，光信息存儲具有效率高、能耗低、存儲壽命長、容量大等優點，被廣泛認為是下一代的重要存儲策略。稀土摻雜材料發光顏色可調、發光壽命長、同時具有窄帶發射和突出的光化學穩定性等獨特優勢，因此在該領域中大有作為。由于稀土元素特有的4fⁿ軌道結構和豐富的能級，摻雜稀土元素的材料可以通過下轉移和上轉換發光過程表現出優異的發光性能。在一定的激發波長照射下，其能夠發射出覆蓋可見光和近紅外光譜區域的發光。然而，用于光學信息存儲的傳統單模式發光材料存在信息存儲容量小等缺點，這促使人們迫切需要開發出更先進的發光材料作為信息載體。

化學系孫麗寧教授團隊通過前期研究積累，提出了一種通過陽離子交換在稀土上轉換發光納米粒子外層生長EuSe半導體的方法。通常，當兩種材料的晶格失配較大時外延生長是困難的，但在該工作中Eu³⁺離子和其它稀土陽離子交換可以促進緩沖層的形成，減小了晶格失配度，從而促進了EuSe的異質外延生長。這項工作巧妙地運用了陽離子交換法，構建了基于稀土上轉換納米顆粒和EuSe半導體的異質結構的納米復合物。該納米復合物能夠在紫外光、連續近紅外光以及脈沖近紅外光的激發下發射出多色熒光，基于多重可調控發光的優勢，該納米復合物被設計為加載光學信息的光學模塊，實現了信息的多維存儲。該工作為稀土發光材料用于光學防偽與信息存儲應用提供了嶄新的思路。

該研究工作由上海大學和波蘭科學院低溫與結構研究所合作完成，孫麗寧教授為唯一通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金及上海市“曙光計劃”項目的大力支持和資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41377-022-00813-9 

參考資料：https://www.scicol.shu.edu.cn/info/1008/10111.htm