近红外发光LiBi(MoO4 )2 :Ln3+ (Ln= Nd, Yb, Er)荧光粉的结构表征与光谱分析及其光学应用研究

　　为解决NIR(近红外)发光材料在生物成像、光伏转换等领域的需求，研究人员通过固相反应法合成LiBi(MoO4 )2 :Ln3+ 荧光粉，结合XRD、拉曼光谱等技术证实其非中心对称结构(I-4空间群)，测得Nd3+ /Yb3+ /Er3+ 分别在1066/1005/1541 nm的特征发射，其中Yb3+ 需通过Nd3+ 敏化实现83.5%能量转移效率。该研究为开发新型NIR发光器件提供了重要材料基础。

　　

在近红外(NIR)光学技术快速发展的今天，生物医学成像、光伏能源转换等领域对高效NIR发光材料的需求日益迫切。然而，传统NIR材料存在发射波长不可调、能量转换效率低等问题，特别是Yb³⁺
等镧系离子因吸收截面小常需敏化剂辅助。针对这些挑战，来自印度的研究团队选择具有Scheelite结构的LiBi(MoO₄
)₂
作为基质，通过掺杂Nd³⁺
、Yb³⁺
和Er³⁺
开发新型NIR荧光粉，相关成果发表在《Journal of Molecular Structure》。

研究采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征技术，结合固态反应法合成样品。通过印度政府SERB-TARE项目资助，团队系统分析了材料的晶体结构、振动模式及光学性能。

【XRD与Rietveld精修】
精修数据确认LiBi(MoO₄
)₂
属于I-4非中心对称空间群，晶胞参数a=5.230 ?，c=11.490 ?。这种特殊结构有利于打破跃迁禁阻规则，增强f-f跃迁概率。

【光谱特性】
拉曼与FTIR联合分析鉴定出MoO₄
^2?
的对称/非对称伸缩振动峰。通过Tauc图计算宿主带隙为3.32 eV，表明其适合作为NIR发光基质。

【发光性能】
Nd³⁺
在1066 nm(⁴
F_3/2
→⁴
I_11/2
)、Er³⁺
在1541 nm(⁴
I_13/2
→⁴
I_15/2
)产生特征发射。特别值得注意的是，Yb³⁺
的1005 nm发射必须通过Nd³⁺
敏化实现，寿命测试显示能量转移效率高达83.5%。

该研究不仅证实LiBi(MoO₄
)₂
是优异的NIR发光宿主材料，更通过Nd³⁺
-Yb³⁺
能量转移机制的解析，为设计高效NIR发光系统提供了新思路。其发射波长覆盖NIR-II(1000-1500 nm)和NIR-III(1500-1850 nm)生物窗口，在无创检测、光伏器件等领域具有明确应用前景。作者特别指出，这种材料熔点仅765°C，易于单晶生长，为后续器件集成创造了有利条件。