在现代平板显示技术中，目前采用最广泛的是通过白光的颜色分离来获得纯的红绿蓝三基色像素点。通常这种白光是按严格的比例混合具有三基色发射的染料、量子点或者稀土纳米晶来实现。其中，混合的染料难以用单一波长激发，并且光稳定性差；混合的量子点间存在能量转移，干扰三基色独立发射。因此，通过发光体混合的方法获得白光存在着相分离，光谱干扰，寿命短等缺点。合成单组分、全光谱的白光结晶材料仍然是一个挑战性难题。
近日，中科院合肥研究院智能所张忠平研究员带领的研究团队，通过合理的设计芯壳型纳米结构，成功地将具有红、绿、蓝三色发射的稀土元素组合到单个纳米粒子上，并且对三种元素的浓度进行有效控制。这种优化的单组分结构克服了三色发光之间的相互干扰，使得该纳米粒子在近红外激光激发下，能够产生明亮的全光谱上转换白色发光。科研人员发现，这种单组分上转换材料的发光颜色对激发光的功率密度表现出很高的敏感性，只要在3-30W/cm2的小范围内改变激发功率密度，材料发光颜色就能表现出由绿色到青色、白色，再到红色的连续演变。
这种激发功率对发光颜色的调制效应，有望用于构建新型平板激光显示器件。相较于传统的液晶显示屏，使用这种材料可以省去复杂的彩色滤光片阵列，不仅可以提高显示屏的分辨率，还大大简化了其制造工艺。同时，这种功率调制的发光纳米粒子，在精准生物标记以及高级防伪中都有潜在的应用。相关研究结果近日发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。
该研究工作得到了国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金和安徽省自然科学基金的大力支持。
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