兰州大学在温度传感用发光材料领域取得重要进展

近日，兰州大学材料与能源学院王育华教授团队在发光测温领域取得新的重要进展。研究团队基于Mn⁴⁺离子反斯托克斯与斯托克斯声子边带的发光强度比，探索了一种无需预先温度标定的发光测温方法，为发展初级发光温度计提供了新思路。相关研究成果以“Exploring calibration-free luminescence thermometry with Mn4+ anti-Stokes/Stokes emission”为题，于2026年10月16日发表在国际期刊《Science Advances》上。

温度传感在科学研究、工业生产及电子设备热管理等领域具有广泛应用。发光测温技术因其非接触、响应快和空间分辨率高等优势而受到关注。然而，传统发光强度比（LIR）测温通常需要通过实验拟合建立温度校准曲线，不同测试条件下获得的拟合参数可能存在差异，影响测温结果的可靠性。因此，开发无需预先温度标定的发光测温方法具有重要意义。

针对上述问题，研究团队选取Mg₁₄Ge₅O₂₄⁴⁺（MGO）和K₂SiF₆⁴⁺（KSF）两种典型发光材料，系统研究Mn⁴⁺离子反斯托克斯与斯托克斯声子边带的温度依赖特性。该方法基于声子振动能量与发光强度比之间的玻尔兹曼关系，通过独立确定的振动能量和相应的频率修正因子直接计算温度，无需预先拟合温度校准参数。

研究发现，KSF体系中的声子边带尖锐且分离良好，经过仪器光谱响应校正及能量尺度转换后，ν₆和ν₄振动模式的实验结果与理论计算结果具有良好的一致性，验证了无需预先温度标定测温的可行性。在400 K以下的测试范围内，平均测温误差约为1.5—5 K。相比之下，MGO体系虽然具有良好的热稳定性，但由于声子边带较宽且相互重叠，难以实现可靠的免温度标定测温。

该研究揭示了声子边带光谱分辨特性对初级发光温度计的重要影响，为开发更加可靠的远程光学测温方法及提高不同测温设备间的结果可比性提供了新思路。

相关链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.aeh4432