近红外发光质料是近红外光源的主要部分。然而光源器件在事情历程中发热
，温度可抵达100-150°C
，而在此情形下发光质料常�；；岱浩鹑肉鹫飨�
，发光强度随情形温度上升而显著下降。因此
，亟需开发高效率
，热稳固性高的近红外发光质料。克日
，应用物理与质料学院发光质料与器件研究团队的温大尉博士与中山大学的吴明娒教授以及台湾大学的刘如熹教授相助
，以近红外发光离子Cr³⁺掺杂CaScAlSiO₆-CaMgSi₂O₆辉石固溶体作为研究工具
，通过晶体结构的无序至有序转变的战略设计
，提高了辉石质料的结构刚性
，质料的热稳固性显着获得改善。相关的研究效果揭晓在国际权威期刊Angewandte Chemie International Edition上（Dawei Wen, Hongmin Liu, Yue Guo, Qingguang Zeng, Rushi Liu
，Disorder-order Conversion-induced Enhancement of Thermal Stability of Pyroxene NIR Phosphors
， Angewandte Chemie International Edition 2022, DOI:10.1002/anie.202204411）。

图1. (a) CaScAlSiO₆的晶体结构
，(b) CaMgSi₂O₆的晶体结构
，
(c) CaSc_0.995-xMg_xAl_1-xSi_1+xO₆:0.5%Cr³⁺强度归一化发射光谱（引发峰450 nm）
，(d) CaSc_0.995-xMg_xAl_1-xSi_1+xO₆:0.5%Cr³⁺随温度转变的发光强度积分。

在辉石矿物CaScAlSiO₆晶体中
，Al³⁺和Si⁴⁺以50% vs. 50%的占有率占有8个C格位。即4个Al³⁺和4个Si⁴⁺随机进入8个位置
，凭证数学盘算
，共有70种可能性。质料的发光性能受发光离子所处的局域情形影响。通过组合数学的穷举法连系密度泛函理论盘算
，深入剖析所有可能性并盘算电子结构和弹性性子。经由因素调控
，可形成连续固溶体CaSc_0.995-xMg_xAl_1-xSi_1+xO₆:0.5%Cr³⁺
，并完成从无序到有序的结构转变。随着固溶体彻底转化为有序的CaMgSi₂O₆:Cr³⁺
，发射光谱蓝移
，半峰宽变小
，热稳固性能和量子效率都获得优化
，同时徳拜温度也一直上升
，从CaScAlSiO₆的561.86 K到CaMgSi₂O₆的675.63 K。

图2. (a) 460 nm蓝光芯片与CaMgSi₂O6:Cr₃₊荧光粉制成光源的光谱
，(b) 随输入电流增添光源发光强度转变曲线
，(c) 近红外光源连系红外相机探测研钵玛瑙杵的裂痕
，(d) 近红外光源连系红外相机探测卡片内部芯片位置。

近红外光具有不可见、穿透性优良以及波长与有机分子吸收谱重叠等特点
，在夜视防盗、质料和食物检测等方面有着重大的应用远景。CaMgSi₂O₆:Cr³⁺发光质料通过与蓝光芯片组合后
，CaMgSi₂O₆:Cr³能吸收大部分的蓝光并转化成近红外光
，在种种工件中的外貌和物体内部裂痕伤痕探测方面具有显着的应用优势。