近红外光（NIR）具有强穿透性、高抗干扰性和低热效应等优势，在生物医疗、无损检测、智慧农业与信息防伪等领域中展现出广阔前景。近红外荧光材料已成为下一代光电器件的关键组成部分，以近红外发光材料为核心的荧光粉转换型发光二极管（pc-LED），兼具环保、便携和成本低廉等特点，已成为该领域的研究热点。微纳光电子学研究院二维材料光电科技国际合作联合实验室王瑀课题组近期围绕新材料开发与器件应用，聚焦“过渡金属掺杂新型化合物”与“稀土离子发光材料”两大方向，开发出多类高性能近红外发光材料与器件，推动近红外光源技术的多元化发展。

成果一：无铅双钙钛矿材料实现龋齿无损NIR成像

针对传统龋齿检测方法存在辐射风险与成像精度不足的问题，课题组设计并合成了一种新型无铅双钙钛矿材料Cs2HfCl6:Re4+。该材料在288 nm激发下，可实现700-1700 nm范围内的宽谱近红外发射，内量子效率高达91.88%，并具备出色的抗热猝灭性能（420 K下保持92%强度）。研究人员进一步将其封装成pc-LED光源，结合短波红外相机，成功实现了牙齿龋损的透射与反射双模成像，为无创、无辐射的医学诊断提供了新工具。发表论文A Novel Efficient Lead-free Near-infrared Emission Re4+-doped Double Perovskite for Dental Caries Medical Imaging, Chem. Eng. J., 2025, 524, 169762。博士后范祖涛和硕士研究生刘雅尹为共同第一作者，王瑀副教授为通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.169762

成果二：Cr3+掺杂MgTiO3拓宽材料近红外激发波段

为实现对绿光激发的高效响应，课题组开发了Cr3+掺杂的MgTiO3发光材料。该材料在514 nm绿光激发下，发射中心位于866 nm，半高宽达3088 cm-1，覆盖750-1200 nm范围，量子效率为31.55%。其热激活能达0.39 eV，表现出良好的热稳定性。研究团队将其与525 nm绿光LED芯片结合，制备出近红外pc-LED器件，输出功率达5.2 mW，成功应用于生物组织透视、夜视成像及卡片无损检测等多个场景。发表论文：A Broadband Near-Infrared Emission of Cr3+-doped MgTiO3 Phosphor for pc-LED Applications, Ceram. Int. 2025, 51, 15466。博士研究生邓成学为共同第一作者，王瑀副教授和博士后范祖涛为共同通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.01.383

成果三：石榴石材料实现多功能集成与光谱拓展

石榴石是一种常见且高效的近红外发光材料基质，课题组发现Cr3+掺杂的Lu3Ga5O12发光材料，其发光量子效率高达89.5%，并在440 K高温下发光强度增强到室温的107.95%，表现出显著的反热猝灭特性。该材料的发光光谱与植物光敏色素的吸收完美匹配，基于此特性制备的LED光源可有效促进大豆等作物的夜间生长。课题组进一步将该材料与PDMS复合制成柔性薄膜，实现了近红外机械发光，可用于生物组织运动监测。此外，通过引入稀土离子Er3+与Nd3+，构建了从过渡金属离子到稀土离子的高效能量传递路径，将发射光谱扩展至900-1700 nm的近红外第二窗口，并成功应用于夜视照明与溶液成分的无损检测。发表论文：Highly Efficient and Thermally Stable Multifunctional Near-infrared Emitting Phosphors as Light Source for Multiple Applications, J. Colloid Interface Sci., 2026, 703, 139090。硕士研究生陈金鸿和范祖涛博士为共同第一作者，王瑀副教授为通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.139090

成果四：稀土掺杂硅酸盐近红外发光用于光学测温与信息加密

课题组通过高温固相法合成了一种Nd3+/Yb3+共掺杂的Ca2Ga2SiO7近红外发光材料。该材料在360 nm和808 nm激发下均能发射高强度近红外光，能量传递效率高，并在400 K下保持91.6%的发光强度，具备优异的抗热猝灭性能。基于不同发射峰对温度的敏感差异，课题组成功开发出自校准型光学温度计，最高灵敏度达0.311 % K-1。此外，该材料还可与紫外LED芯片结合制备pc-LED器件，实现多层次信息加密与防伪，为信息安全领域提供了新材料解决方案。发表论文Energy Transfer-based Near-infrared Emitting Rare-earth ion Nd3+/Yb3+-Doped Ca2Ga2SiO7 Phosphors for Multifunctional Applications, J. Alloys Compd., 2025, 1043, 184315。研究生刘雅尹为第一作者，王瑀副教授和范祖涛博士为共同通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.184315

上述研究工作均以深圳大学为第一完成单位和第一通讯单位，并获广东省基础与应用基础研究基金、深圳市科技计划项目、深圳市二维超材料信息技术重点实验室的资助。