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用于多模式信息加密的基于镧系元素的上转换 2D 金属有机框架

来源：上海大学理学院 作者： 收藏

二维发光金属有机框架（2D MOFs）是一类具有层状结构的先进功能材料，因其独特的层状结构和优异的光学性能，在光电器件、传感及信息存储等领域具有巨大的应用前景。然而，现有二维发光MOFs的研究主要集中于下转移发光领域，关于其上转换发光的研究非常稀缺，这使得材料难以响应近红外光等低能量光源，极大限制了其在高端防伪等领域的应用。上转换发光技术能够实现“低能量激发-高能量发射”的反斯托克斯过程，其在生物标记、信息安全等领域具有重要应用价值。

上海大学理学院化学系孙丽宁教授课题组通过创新性的材料设计，采用低温溶剂热法成功制备了二维层状Yb-PMA MOFs，并通过引入Ho3+激活剂构建了能量转移体系。该材料中，Yb3+敏化剂可有效捕获980 nm近红外光，经能量传递给Ho3+离子，最终实现Ho3+红色上转换发光，突破了传统二维MOFs材料的光学局限。此外，该团队通过掺杂Tb3+或Eu3+离子，实现了兼具上转换发光和下转移发光的稀土多模式发射二维MOFs材料，其多波长响应特性为开发高级防伪系统创造了条件。

受二维材料层状结构的启发，该团队创新地采用超声剥离技术，将不同稀土组分MOFs层层堆叠构建多层二维MOFs复合材料。首次在不同组分间通过界面能量转移效应成功实现了上转换发光，为调控二维MOFs的发光性能开辟了新途径。基于材料独特的上转换/下转移发射特性，该团队还探索了该类材料在多级信息存储中的应用，二维发光MOFs能够在不同激发条件产生差异化的光学信号，用于构建多级信息存储系统，显著提高数据存储的密度和安全性，为稀土MOFs多功能材料的开发提供了新的思路。