本书围绕无机固体光致发光中的上能级转换和下能级转换多光子过程，从多光子现象、典型特征、能量传递物理机制、发光与调控及其规律等焦点和难点问题出发，简明阐述和研讨无机固体光致发光多光子过程的基本原理、特征及其应用。全书包括3篇，共11章：第1篇专注于无机固体光致发光基础，简要介绍无机固体光致发光的发展历程及主要热点领域的研究现状，概述光致发光多光子过程，探讨上能级转换发光和下能级转换发光的基本原理。第2篇致力于讨论上能级转换发光基本问题，主要阐述稀土离子和部分过渡金属离子的上能级转换发光机理、光谱特征、光色调控与光效增强通用策略及上能级转换发光材料的典型应用。第3篇阐述下能级转换发光与量子剪裁的基本原理，着重研讨典型的真空紫外-可见量子剪裁和可见-近红外量子剪裁、量子剪裁物理机制及量子剪裁的证实与实测方法。
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前言
缩略语
第1篇 无机固体光致发光
第1章 本篇绪论 3
1.1 内容概览 3
1.2 概述 3
1.3 本篇主旨 8
参考文献 9
第2章 发光基础 11
2.1 无机固体光致发光基本原理 11
2.1.1 光致发光原理及过程 11
2.1.2 能级图 11
2.1.3 辐射与非辐射跃迁 13
2.1.4 荧光寿命 15
2.1.5 荧光分支比 16
2.1.6 能量传递 16
2.1.7 量子效率 20
2.2 多光子过程 21
2.2.1 上能级转换发光 21
2.2.2 下能级转换发光 24
2.3 总结 25
参考文献 26
第2篇 上能级转换发光
第3章 本篇绪论 32
3.1 内容概览 32
3.2 概述 32
3.3 本篇主旨 34
参考文献 35
第4章 稀土离子上转换发光与调控 36
4.1 上转换发光机理 36
4.1.1 激发态吸收 37
4.1.2 能量传递上转换 37
4.1.3 协同敏化上转换 38
4.1.4 光子雪崩 39
4.1.5 能量迁移上转换 40
4.1.6 界面能量传递 41
4.2 上转换发光效率计算与实测 42
4.2.1 发光效率的定义与计算 42
4.2.2 量子产率的实验测试 43
4.3 基质材料与掺杂 47
4.3.1 基质材料选择 47
4.3.2 晶体场调控 49
4.3.3 掺杂离子的选择与组合 51
4.4 表面与核壳结构 57
4.4.1 纳米材料表面效应 58
4.4.2 核壳结构设计与构建 59
4.5 表面等离激元共振调控发光 66
4.5.1 理论分析 66
4.5.2 光谱调控 69
4.6 染料敏化发光 71
4.6.1 染料分子与稀土离子之间的能量传递 72
4.6.2 染料敏化裸核纳米颗粒 73
4.6.3 染料敏化核壳纳米结构颗粒 74
4.7 其他调控方法 76
4.7.1 激发源调控 76
4.7.2 磁场和电场调控 76
4.7.3 光子晶体调控 77
4.7.4 热声子增强 77
4.7.5 pH 环境 78
4.7.6 机械压力调控 78
4.7.7 偏振性调控 79
4.7.8 微透镜调控 79
4.8 总结 79
参考文献 80
第5章 过渡金属上转换发光与调控 92
5.1 Mn2+上转换发光 94
5.2 Mn2+的近红外上转换 99
5.3 Cr3+上转换发光 101
5.4 其他过渡金属离子的上转换发光 106
5.5 总结 107
参考文献 107
第6章 上转换发光的应用 110
6.1 光电器件与光子学 110
6.1.1 全色显示 110
6.1.2 光学存储 111
6.1.3 激光与波导 113
6.1.4 太阳能电池 115
6.2 生物成像与治疗 118
6.2.1 表面功能化 119
6.2.2 光学生物成像 121
6.2.3 多模式生物成像 123
6.2.4 药物输送及治疗 125
6.3 信息安全与防伪 128
6.3.1 信息安全 128
6.3.2 荧光编码 129
6.3.3 指纹识别 130
6.3.4 防伪识别 130
6.4 光学检测与传感 133
6.4.1 阳离子检测 133
6.4.2 阴离子检测 133
6.4.3 生物小分子检测 134
6.4.4 气体小分子检测 134
6.4.5 pH传感 134
6.4.6 温度传感 135
6.5 光催化 135
6.5.1 Yb-Tm掺杂上转换光催化剂 136
6.5.2 Yb-Er掺杂上转换光催化剂 137
6.5.3 Yb-Er-Tm掺杂上转换光催化剂 138
6.6 其他新兴应用 138
6.6.1 光遗传学 138
6.6.2 超分辨成像 139
6.6.3 红外可视化 141
6.7 总结 141
参考文献 142
第7章 本篇结束语 154
7.1 内容精要 154
7.2 局限性 154
7.3 展望 155
第3篇 下能级转换发光与量子剪裁
第8章 本篇绪论 159
8.1 内容概览 159
8.2 概述 159
8.3 本篇主旨 162
参考文献 163
第9章 真空紫外-可见量子剪裁 167
9.1 光子分步发射 167
9.1.1 以Pr3+为代表的单一离子真空紫外-可见量子剪裁 167
9.1.2 Tm3+、Er3+、Gd3+等单一离子真空紫外-可见量子剪裁 170
9.2 交叉能量传递 172
9.2.1 以离子对Pr3+-Mn2+为代表的共掺离子真空紫外-可见量子剪裁 172
9.2.2 离子对Pr3+-Eu3+真空紫外-可见量子剪裁 175
9.2.3 离子对Pr3+-Er3+真空紫外-可见量子剪裁 177
9.2.4 离子对Pr3+-Cr3+真空紫外-可见量子剪裁 178
9.3 逐次能量传递 180
9.3.1 离子对Gd3+-Eu3+真空紫外-可见量子剪裁 180
9.3.2 离子对Gd3+-Tb3+真空紫外-可见量子剪裁 182
9.3.3 离子对Gd3+-Er3+-Tb3+真空紫外-可见量子剪裁 184
9.4 协作能量传递 185
9.5 量子剪裁的证实与效率实测 187
9.5.1 实测量子效率法 187
9.5.2 激发态动力学模拟荧光衰减曲线法 188
9.5.3 比较激发光谱和漫反射光谱法 189
9.5.4 光子关联谱测试法 190
9.5.5 时间分辨光谱光子级联发射测试法 191
9.6 总结 192
参考文献 193
第10章 可见-近红外量子剪裁 198
10.1 一阶共振能量传递近红外量子剪裁 198
10.2 二阶协作下转换近红外量子剪裁 203
10.3 级联发射近红外量子剪裁 206
10.4 多步交叉弛豫近红外量子剪裁 214
10.5 宽谱敏化近红外下转换发光研究 217
10.5.1 宽带吸收离子(基团)直接敏化 217
10.5.2 宽带吸收离子(基团)间接敏化 219
10.6 电荷迁移态的单光子-单光子转换过程 224
10.6.1 Ce4+-Yb2+电荷迁移态的单光子转换过程 224
10.6.2 Bi4+-Yb2+电荷迁移态的单光子转换过程 227
10.7 总结 230
参考文献 231
第11章 本篇结束语 236
11.1 内容精要 236
11.2 挑战、发展与展望 236
索引 238
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