大連化物所揭示五階聲子非諧性在寬溫區(qū)光學測溫中的關(guān)鍵作用

2025-02-25 08:34:33來源：大連化學物理研究所閱讀量：16168 評論

　　近日，大連化學物理研究所化學動力學研究中心分子光化學動力學研究組(1117組)袁開軍研究員與隋來志副研究員團隊在高階聲子非諧性調(diào)控光學測溫領(lǐng)域取得新進展。團隊開發(fā)了一種基于無鉛鹵化物鈣鈦礦(Cs2TeCl6)的雙通道光學測溫方法，實現(xiàn)了100K至500K溫區(qū)的高精度溫度測量，揭示了五階聲子非諧性在溫度測量中的關(guān)鍵作用。

　　光學測溫技術(shù)因其非接觸、靈敏度高、空間分辨率高等優(yōu)勢，在微電子器件監(jiān)測、光纖傳感、生物成像和高溫工業(yè)測量等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。然而，現(xiàn)有的光學測溫方法在測溫范圍、靈敏度和長期穩(wěn)定性方面仍面臨挑戰(zhàn)。為此，研究團隊提出了一種結(jié)合光致發(fā)光(PL)壽命和拉曼光譜的雙通道測溫策略，突破了傳統(tǒng)測溫方法的局限性。

　　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。實驗結(jié)果顯示，在330K時，該材料的比靈敏度(Sr)達到最大值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)出良好的中低溫測溫能力。在200至300K溫度范圍內(nèi)，研究團隊通過自陷態(tài)激子(STEs)的壽命調(diào)制，實現(xiàn)了高靈敏度的溫度響應(yīng)，最大Sr達3.82% K–1。本工作揭示了高階聲子非諧性對拉曼測溫靈敏度的增強機制，為未來高精度、寬溫區(qū)光學測溫材料的設(shè)計提供了新思路。

　　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《德國應(yīng)用化學》(Angewandte Chemie International Edition)上，并被選為熱點文章(Hot Paper)。該工作的第一作者是我所1117組牛光明博士。該工作得到國家自然科學基金、中國科學院B類先導專項“基于極紫外光源的化學反應(yīng)過渡態(tài)精準探測”、中國科學院關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)團隊、遼寧省興遼英才計劃等項目的資助。(文/圖牛光明、隋來志)

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