多孔结构因在构筑功能材料方面的特殊用途引起了人们的广泛兴趣，并在药物传递、催化、分子筛选以及能量存储等方面取得了独特的应用。多孔材料大多采用牺牲模板法或利用不等量扩散效应制备，采用这些方法通常难以获得高质量的单晶材料并精确控制掺杂离子的分布，从而限制了光学领域的应用。因此制备结晶度完好，掺杂均匀的空心微米棒，并研究空腔结构对材料光学性能的调控是目前的一个重要挑战。
近日，香港城市大学物理及材料科学系王锋教授（点击查看介绍）和合作者采用水热法制备了镧系离子掺杂中空的NaYbF4微米棒，并系统研究了空腔结构对上转换发光的增强效应。作者首先研究了空心微米棒的形成机理，发现其形成源于奥氏熟化过程以及不同晶面生长速度的差异。该微米棒在光学显微镜下即可分辨出中空结构，在近红外激光照射下，镧系离子掺杂的中空NaYbF4微米棒会产生明暗不均的上转换发光图案。通过理论模拟和光谱测试，他们探明了这种明暗不均的发光现象是由于入射激发光在孔隙界面产生的反射和散射，从而使得光场强度在孔结构附近放大。另外，他们可以通过调节反应物与螯合剂的比例来控制产物的形貌，例如控制微米棒的粗细和长短、空腔的闭合和开放等。他们还在此基础上发展了内壁外延生长技术，实现了在单个微米棒上进行多色的荧光编码。该结果为多孔材料的一步合成及上转换材料的应用提供了新的思路。
相关结果发表在Angewandte Chemie International Edition 上，并被选为very important paper，以杂志内封面的形式作为亮点报导。文章的第一作者为博士生陈冰。
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