信息技術是21世紀支柱性的高新技術之一。每一次信息技術革命無不得益于信息功能材料與器件領域的重大突破。發光材料就是這樣一類信息功能材料,它的創新發展是推動我國顯示、照明和光伏等光電產業快速發展的核心基礎,也是許多新興戰略性交叉產業(如照明產業與農業交叉聯合下有望解決全球糧食危機的植物照明工廠)的支撐元素。發展與創新的核心離不開從物理、化學等基礎學科層面(如第一性原理計算)提升對材料本身發光機理的科學理解,正如基礎研究的突破是引領技術創新的原動力,也是實現自主知識產權和解決“卡脖子”問題的根本手段。此外,材料發光機理的理論和實驗研究還可顯著縮短新型發光材料從發現到應用的研發周期,降低相應的研發成本,為應對我國高速發展和競爭激烈的制造業現狀創造了可行性。
在此背景下,為促進發光學理論與實驗研究的交叉融合、助力新型發光材料的設計與開發,我們組織了“發光機理與理論模擬”這一專題的撰寫,并以材料發光機理的實驗和理論研究為專題核心進行了前沿研究報道和研究進展的專題綜述。在材料發光機理的實驗研究方面,梁宏斌教授聚焦了Tb3+離子在K3La(PO4)2基質中的發光和能量傳遞過程;朱浩淼研究員以NaAlP2O7∶Cr3+寬帶近紅外熒光粉光譜性能為例,討論了Cr3+離子的熒光熱猝滅機理;梁延杰教授研究了藍光LED激發深紫外上轉換發光物理機制及其在光學定位與追蹤領域的應用。在材料發光機理理論研究方面,劉泉林教授和宋振副教授不僅從唯象理論層面系統總結了基質材料組分、晶體結構、局域結構和電子結構對Ce3+/Eu2+摻雜無機發光材料發光性能的影響規律,也從晶體場理論出發詳細推導了正多面體中單d電子的晶體場劈裂;Mikhail Brik教授以數據挖掘為手段給出了八面體配合物中Ni2+離子自旋禁戒躍遷能與電子云膨脹效應參數之間的經驗關系;寧利新教授選取(K/Rb)2CaPO4F∶Eu2+熒光材料,示范了密度泛函理論計算在Eu2+離子格位占據分析和光學光譜指認方面的支撐作用;禹德朝教授關注了稀土發光材料中離子間能量傳遞機理的研究,總結了蒙特卡羅模擬方法在該研究上的應用;賈永超博士以位形坐標模型為理論依據,綜述了Eu2+激活熒光粉的局部配位環境、結構剛性、聲子頻率等多個方面對發射峰寬的影響;呂天帥博士介紹了基于Pieter Dorenbos教授構建的真空標度能級圖來設計長余輝發光與光存儲材料的策略;樓碧波博士也回顧了我的研究小組通過第一性原理計算理解Bi3+摻雜發光材料發光機理方面的最新研究進展。在材料發光機理實驗和理論結合研究方面,武莉教授較系統地梳理了點缺陷與樣品發光性能之間的內在耦合機制和調控方式,提出了實驗分析表征與第一性原理計算相結合的材料發光性能優化與改善的策略。上述學術成果展現了發光機理與理論模擬研究領域的最新進展,希望學術思想的傳播能夠觸發各位讀者朋友的靈感,促進相關學科的交流以及相關領域的交叉融合。
感謝各位同仁在發光機理與理論模擬研究領域做出的卓越貢獻,期待在大家的共同努力下,讓我們的原創性研究更加出彩、更好地走向世界,為相關領域的發展貢獻更多的中國智慧和中國力量!專刊撰寫和組織如有不足之處,也請各位同仁批評指正。最后,希望借由本專刊展示我國在發光機理與理論模擬研究領域的最新研究成果,努力提升《發光學報》期刊的影響力,積極推動科技成果的分享和學術交流。