近日，中国计量大学光学与电子科技学院蔡培庆博士与刘祖刚教授在高效近红外团簇发光玻璃及其成像应用方面取得重要进展。相关研究成果以 “Near-unity near-infrared emission from Mo6 cluster doped hybrid halide glasses via halide-ligand and matrix engineering”为题，于近日发表于《Nature Communications》期刊上。该论文第一完成单位为中国计量大学光学与电子科技学院。蔡培庆博士与其指导的2023级电子科学与技术专业硕士研究生冯旭晖为论文共同第一作者，蔡培庆博士同时担任论文第一通讯作者。中国计量大学材料与化学学院尹航研究员、中国科学院新疆理化技术研究所比沙拉研究员和中国计量大学光学与电子科技学院刘祖刚教授为论文共同通讯作者。
近红外发光材料在生物成像、夜视照明、无损检测、光学传感和信息识别等领域具有重要应用价值。传统近红外发光材料主要包括有机发光材料、稀土或过渡金属离子掺杂无机材料以及半导体材料。尽管各类材料体系各具优势，但在激发光吸收、发光效率、环境稳定性、加工成型及器件集成等方面，仍难以实现综合性能的协同兼顾。六核钼（Mo6）八面体金属团簇具有强自旋轨道耦合、长寿命三重态发光和宽带近红外发射等特点，是一类具有潜力的分子型近红外发光中心。然而，Mo6团簇在固态化和器件化过程中容易受到聚集、分子振动和氧气猝灭等因素影响，导致发光效率和稳定性下降。针对上述问题，研究团队提出了卤素端基调控结合杂化卤化物玻璃限域保护的材料设计策略。团队首先系统比较了端基为氯、溴、碘的同构Mo6团簇盐，阐明了端基卤素化学对团簇电子结构、近红外辐射动力学和发光效率的影响规律。研究团队将优化后的Mo6团簇引入分子型杂化卤化物玻璃中，利用非晶玻璃基质提供的分子级分散、刚性限域和氧阻隔环境，有效抑制团簇聚集猝灭、振动失活和氧气对长寿命三重态的猝灭作用。研究表明，优化后的Mo6团簇掺杂杂化卤化物玻璃在空气中实现了接近单位效率的近红外发光，内量子效率达到96.95%，外量子效率达到91.43%。这一结果突破了分子型三重态近红外发光材料在固态空气环境中效率和稳定性难以兼顾的瓶颈，证明杂化卤化物玻璃可以作为保护和调控分子团簇发光的新型基质平台。通过构建紧凑型近红外照明与成像的概念验证性器件演示，Mo6团簇发光材料显示出在近红外LED、便携式光源、夜视成像、光学检测和智能传感等方向的应用潜力。
基于配体和基质调控的六核钼团簇高效近红外发光
中国计量大学蔡培庆/刘祖刚团队长期致力于有机-无机杂化金属卤化物光电材料设计与器件应用研究，围绕金属卤化物体系的八面体结构调控策略形成了连续研究积累。团队先后报道了具有八面体结构的二维混卤铅卤杂化钙钛矿自陷激子蓝白光电致发光器件、二维杂化钙钛矿中可见光激发紫外反斯托克斯上转换发光、四价锰八面体（MnF62-）掺杂零维有机-无机杂化氟化物窄带红光材料、零维锑基有机-无机杂化氯化物自陷激子电致暖白光器件、四价铼八面体（ReCl62-）掺杂空位有序金属卤化物的可见-近红外多波段发光与光学测温、耐水性（MnF62-）掺杂有机金属氟化物窄带红光材料，并在此基础上进一步发展了八面体六核钼Mo6团簇掺杂零维杂化金属卤化物玻璃近红外发光体系，为高效、稳定、可加工的近红外发光玻璃及其器件应用奠定了研究基础。
相关链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-75934-5