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Electrically Sensitive Plasmonic Photonic Crystals for Dynamic Upconversion Manipulation
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2023-07-14 , DOI: 10.1002/adfm.202304045 Hongbo Xia 1 , Dan Li 1 , Jingyu Shang 1 , Yanan Ji 1 , Xiumei Yin 1 , Guoqiang Fang 1 , Wen Xu 1 , Bin Dong 1
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2023-07-14 , DOI: 10.1002/adfm.202304045 Hongbo Xia 1 , Dan Li 1 , Jingyu Shang 1 , Yanan Ji 1 , Xiumei Yin 1 , Guoqiang Fang 1 , Wen Xu 1 , Bin Dong 1
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Local optical field modulation using plasmonic materials or photonic crystals provides a powerful strategy for enhancing upconversion emission of lanthanide-doped upconversion nanocrystals (UCNPs). However, it is restricted to static UC enhancement and the corresponding dynamic modulation of UC is yet to be reported, limiting its practical applications in information devices. Here, a dynamic UC modulation system is reported through electric stimulation by integrating UCNPs with electrically sensitive WO3−x plasmonic photonic crystals (PPCs). The tunable emission enhancement of UCNPs varying from five to 26 folds is achieved in WO3−x PPCs/UCNPs hybrids through external electric stimulation within +1.6 and −1.6 V. It stems from the reversible control of the photonic bandgaps and localized surface plasmon resonance of WO3−x PPCs, ascribed to the variation of refractive index and oxygen vacancy of WO3−x, induced by the reversible change of atomic ratio of W5+ to W6+ under different applied voltages. Moreover, the electrically triggered information encryption devices are developed, employing a programmable logic gate array based on WO3−x PPCs/UCNPs with the ability to convert information-encrypted electrical signals into visible patterns. These observations offer a new attempt to manipulate the UC and will simulate the new applications in the display and optical storage devices.
中文翻译：
用于动态上转换操纵的电敏等离子体光子晶体
使用等离子体材料或光子晶体的局部光场调制提供了增强镧系元素掺杂上转换纳米晶体（UCNP）的上转换发射的强大策略。然而，它仅限于静态UC增强，并且相应的UC动态调制尚未报道，限制了其在信息设备中的实际应用。在这里，通过电刺激将 UCNP 与电敏感 WO 3−x等离子体光子晶体 (PPC)集成，报告了动态 UC 调制系统。通过 +1.6 和 -1.6 V 内的外部电刺激，在 WO 3−x PPCs/UCNPs 混合体中实现了 UCNPs 5 至 26 倍的可调谐发射增强。它源于光子带隙和局域表面等离子体共振的可逆控制WO 3−x PPCs 的变化，归因于不同外加电压下W 5+与 W 6+原子比的可逆变化引起的WO 3−x折射率和氧空位的变化。此外，还开发了电触发信息加密装置，采用基于WO 3−x PPCs/UCNPs的可编程逻辑门阵列，能够将信息加密的电信号转换为可见模式。这些观察结果为操纵UC提供了新的尝试，并将模拟显示和光存储设备中的新应用。
更新日期：2023-07-14
中文翻译：
用于动态上转换操纵的电敏等离子体光子晶体
使用等离子体材料或光子晶体的局部光场调制提供了增强镧系元素掺杂上转换纳米晶体（UCNP）的上转换发射的强大策略。然而，它仅限于静态UC增强，并且相应的UC动态调制尚未报道，限制了其在信息设备中的实际应用。在这里，通过电刺激将 UCNP 与电敏感 WO 3−x等离子体光子晶体 (PPC)集成，报告了动态 UC 调制系统。通过 +1.6 和 -1.6 V 内的外部电刺激，在 WO 3−x PPCs/UCNPs 混合体中实现了 UCNPs 5 至 26 倍的可调谐发射增强。它源于光子带隙和局域表面等离子体共振的可逆控制WO 3−x PPCs 的变化，归因于不同外加电压下W 5+与 W 6+原子比的可逆变化引起的WO 3−x折射率和氧空位的变化。此外，还开发了电触发信息加密装置，采用基于WO 3−x PPCs/UCNPs的可编程逻辑门阵列，能够将信息加密的电信号转换为可见模式。这些观察结果为操纵UC提供了新的尝试，并将模拟显示和光存储设备中的新应用。
京公网安备 11010802027423号