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大連化物所揭示五階聲子非諧性在寬溫區(qū)光學(xué)測(cè)溫中的關(guān)鍵作用
2025-03-19 11:47:35大連化學(xué)物理研究所閱讀量：16055 我要評(píng)論
近日，大連化學(xué)物理研究所化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究中心分子光化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究組(1117組)袁開(kāi)軍研究員與隋來(lái)志副研究員團(tuán)隊(duì)在高階聲子非諧性調(diào)控光學(xué)測(cè)溫領(lǐng)域取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種基于無(wú)鉛鹵化物鈣鈦礦(Cs2TeCl6)的雙通道光學(xué)測(cè)溫方法，實(shí)現(xiàn)了100K至500K溫區(qū)的高精度溫度測(cè)量，揭示了五階聲子非諧性在溫度測(cè)量中的關(guān)鍵作用。
光學(xué)測(cè)溫技術(shù)因其非接觸、靈敏度高、空間分辨率高等優(yōu)勢(shì)，在微電子器件監(jiān)測(cè)、光纖傳感、生物成像和高溫工業(yè)測(cè)量等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。然而，現(xiàn)有的光學(xué)測(cè)溫方法在測(cè)溫范圍、靈敏度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面仍面臨挑戰(zhàn)。為此，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種結(jié)合光致發(fā)光(PL)壽命和拉曼光譜的雙通道測(cè)溫策略，突破了傳統(tǒng)測(cè)溫方法的局限性。
科研人員發(fā)現(xiàn)，Cs2TeCl6晶體的Eg聲子模式的拉曼線寬因高階的五聲子散射過(guò)程在100至500K溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)顯著的非線性溫度依賴性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在330K時(shí)，該材料的比靈敏度(Sr)達(dá)到最大值0.577% K–1，并在高溫范圍內(nèi)保持優(yōu)異性能，為高溫非接觸式測(cè)溫提供了新方法。除了在高溫區(qū)的優(yōu)異表現(xiàn)，Cs2TeCl6還展現(xiàn)出良好的中低溫測(cè)溫能力。在200至300K溫度范圍內(nèi)，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)自陷態(tài)激子(STEs)的壽命調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了高靈敏度的溫度響應(yīng)，最大Sr達(dá)3.82% K–1。本工作揭示了高階聲子非諧性對(duì)拉曼測(cè)溫靈敏度的增強(qiáng)機(jī)制，為未來(lái)高精度、寬溫區(qū)光學(xué)測(cè)溫材料的設(shè)計(jì)提供了新思路。
相關(guān)研究成果以“Broad-Temperature Optical Thermometry via Dual Sensitivity of Self-Trapped Excitons Lifetime and Higher-Order Phonon Anharmonicity in Lead-Free Perovskites”為題，于近日發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)上，并被選為熱點(diǎn)文章(Hot Paper)。該工作的第一作者是我所1117組牛光明博士。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院B類(lèi)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)“基于極紫外光源的化學(xué)反應(yīng)過(guò)渡態(tài)精準(zhǔn)探測(cè)”、中國(guó)科學(xué)院關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)、遼寧省興遼英才計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。(文/圖 牛光明、隋來(lái)志)
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