Tuning Phonon Energies in Lanthanide‐doped Potassium Lead Halide Nanocrystals for Enhanced Nonlinearity and Upconversion

镧系元素 光子上转换 声子 材料科学 纳米材料 纳米颗粒 兴奋剂 激发态 发光 纳米晶 纳米技术 光电子学 化学物理 凝聚态物理 化学 原子物理学 物理 离子 有机化学
作者
Zhuolei Zhang,Artiom Skripka,Jakob C. Dahl,Chaochao Dun,Jeffrey J. Urban,Daniel Jaque,P. James Schuck,Bruce E. Cohen,Emory M. Chan
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (1) 被引量:29
标识
DOI:10.1002/anie.202212549
摘要

Optical applications of lanthanide-doped nanoparticles require materials with low phonon energies to minimize nonradiative relaxation and promote nonlinear processes like upconversion. Heavy halide hosts offer low phonon energies but are challenging to synthesize as nanocrystals. Here, we demonstrate the size-controlled synthesis of low-phonon-energy KPb2 X5 (X=Cl, Br) nanoparticles and the ability to tune nanocrystal phonon energies as low as 128 cm-1 . KPb2 Cl5 nanoparticles are moisture resistant and can be efficiently doped with lighter lanthanides. The low phonon energies of KPb2 X5 nanoparticles promote upconversion luminescence from higher lanthanide excited states and enable highly nonlinear, avalanche-like emission from KPb2 Cl5 : Nd3+ nanoparticles. The realization of nanoparticles with tunable, ultra-low phonon energies facilitates the discovery of nanomaterials with phonon-dependent properties, precisely engineered for applications in nanoscale imaging, sensing, luminescence thermometry and energy conversion.
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