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真实立体彩色显示的重大突破!
1月19日,南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院黄维院士和陈润锋副教授所领导的课题组,通过与新加坡国立大学和南京工业大学的长期合作,在“全色”发光纳米粒子开发与应用研究方面取得重大突破,首次设计并制备了一种可在不同脉冲光激发下具有全色域、不同颜色发光特性的上转换纳米粒子,并实现了在真实立体彩色显示领域的应用。这一研究成果对深入了解稀土纳米材料的发光行为具有重要科学意义,同时也进一步拓展了光电功能材料在立体显示领域的应用新方向。相关论文近日在《自然 • 纳米技术》(Nature Nanotechnology)上发表。 黄维院士介绍说,受限于发光材料固定波段、单一颜色发光的特点,二维彩色显示系统通常需要通过调控红、绿、蓝三种发光材料的颜色通道以及它们相互之间的叠加来得到彩色显示效果,即在显示器中,每个像素点都需要用薄膜晶体管独立控制,且每个像素点都包含红、绿、蓝三基色单元,这对工艺难度及器件稳定性都有很高的要求,也限制了显示器分辨率的进一步提高。此次开发的“全色”发光的透明纳米材料,将镧系金属离子精确掺入纳米粒子的核壳结构中,巧妙利用稀土离子间的能量传递、敏化和能量上转换技术,实现了透明无机纳米材料的“全色”发光。该纳米粒子能在不同红外激光脉冲的激发下,发出各种颜色连续可调的可见光,不需要独立的红、绿、蓝三基色,每个纳米颗粒即是一个像素点,将分辨率提高到纳米级。更为重要的是,将这些在可见光条件下透明的纳米颗粒均匀分散在三维空间中,通过肉眼不可见激光的激发和调制,可以发出多种不同颜色的可见光,从而实现真正意义上的真实立体彩色显示,并在空间三个维度都达到纳米级的极限显示分辨率,这是传统显示方法所不能企及的,为立体显示技术提供了一条革命性的思路和途径。陈润锋副教授深入研究和模拟了该纳米粒子内部复杂的光物理过程,发现这类材料表现出的特殊光学性质受非平衡态下的光子转移、能量传递和上转换过程等控制。相关文章被刊登在最新一期的《自然 • 纳米技术》(Nature Nanotechnology)杂志上。 目前,研究人员已使用此技术在含有该类纳米材料的透明基板中画出彩色的三维图形,可用裸眼直接观察。 参与研究的新加坡国立大学洪明辉教授表示,该技术在生物检测和防伪,特别是货币和文件防伪等方面具有良好的应用前景。
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