近日，物理与电子工程学院矿物发光功能材料与器件创新团队以研究生王茂骅为第一作者、周世行副教授和艾尔肯·斯地克教授为共同通讯作者，新疆师范大学为第一单位，在国际学术期刊Ceramics International上发表了题为“Achieving the Multi-color Tunable Luminescence and Application of Ce³⁺-Activated Mg₂SiO₄ through the Carbon and Hydrogen Co-reduction”的学术论文。该研究提出碳-氢协同还原策略，实现了Ce³⁺在Mg₂SiO₄中不同Mg晶格位点的调控占位及多色可调发光，为光谱照明与光学防伪材料设计提供了新的思路。
Mg₂SiO₄具有不同的Mg位点。研究通过高温固相法并结合石墨坩埚构建C+H₂协同还原环境，对Ce³⁺的价态稳定和晶格占位进行调控。结果表明，在单独H₂还原条件下，Ce³⁺主要占据Mg(1)位点，产生以393~450 nm附近为中心的蓝紫光发射；采用C+H₂协同还原后，可进一步激活Mg(2)位点，形成约450 nm蓝光和556 nm黄绿色发光两个发光中心，在365 nm激发下获得半峰宽达232 nm的超宽带发射。光谱、荧光寿命、低温发光测试与第一性原理计算共同证实了双发光中心及非平衡位点占据机制。将该宽带荧光粉与商业红色荧光粉(Sr,Ca)AlSiN³:Eu²⁺组合制备白光LED器件，显色指数Ra达到95.3，CIE色坐标为(0.323, 0.330)。此外，材料对激发波长和温度具有可调光学响应，可用于多级信息加密、动态二维码及防伪等应用。该工作展示了通过还原气氛调控离子晶格占位、激活“隐藏”发光中心并拓展传统荧光材料多功能应用的有效途径。
图1 (a-b) MSO:Ce@C+H₂在不同激发条件下的激发和发射光谱光谱；(c) MSO:Ce@C+H₂发射光谱的高斯拟合；(d) MSO:Ce@C+H₂的寿命衰减曲线；(e) MSO:Ce@C+H₂在77 K和室温下的荧光光谱；(f) MSO:Ce@C+H₂在77 K时的衰减曲线
图2 (a) WLED器件的电致发光光谱图；(b) 封装WLED的CIE颜色坐标；(c) 数据信息加密矩阵示意图；(d) 利用MSO:Ce@C+H₂荧光粉实现的二维码信息存储模式
该成果得到了新疆师范大学2024年度青年拔尖人才项目（Grant No. XJNUQB2024-09）、新疆师范大学博士科研启动基金（Grant No. XJNUZBS2424）和国家自然科学基金（Grant No. 12264050）的支持。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2026.08.041
