近日，西安交通大学研究团队在磷光纳米球规模化制备和多模态发光光子凝胶领域取得突破进展，相关成果发表于《自然·通讯》。

在现代光学技术应用中，将多重光学信号集成于单一光功能器件成为重要发展趋势，并受到人们的广泛关注。此类器件不仅能实现光学信号的独立响应，更能在外部刺激下产生不同光学信号间的协同作用，从而显著提升响应式光学器件的灵敏度与精确度。

其中，开发具有微纳尺度周期性结构的室温磷光（RTP）材料为未来集成化光学器件的设计和开发提供了广阔前景，但由于RTP发光单元和物理结构的失配，二者高度集成面临巨大挑战——尤其是在大规模生产中，RTP材料的形貌和结构难以维持一致性，严重降低了物理微结构与化学发光组分的兼容性，制约了多重光学信号的有效集成与协同调控。

针对这一挑战，西安交通大学物理学院研究团队提出规模化制备技术、光学协同调控两种创新策略。

RTP SiO2 NPs规模化制备过程及光子凝胶的多模态发光调控示意图。西安交通大学供图

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规模化制备技术：通过将多样化有机小分子引入二氧化硅网络，并借助高温煅烧实现原位碳化、聚集与结晶，形成磷光碳点，成功实现了单分散RTP SiO2纳米球（RTP-SiO? NPs）规模化制备(单批次产量超700 g)。所制备的RTP-SiO? NPs保留自组装为光子晶体（PC）结构的能力，可直接整合结构色、荧光（FL）与RTP，展现多模态发光特性。

光学协同调控：利用所形成的PC凝胶中物理周期结构产生的光子带隙（PBG）的角度依赖性，调控光在RTP PC凝胶中的传播路径并提升光子-物质相互作用效率，形成独特的FL、RTP角度依赖行为。这是国际上首次报道的FL与RTP角度色变案例。另外，通过温度调节SiO2与液体基质之间折射率匹配关系，实现光散射动态调控。光散射能力的增强使凝胶总体的发光强度大幅提升，荧光和磷光分别增强了128倍和87倍，磷光发光寿命延长了25倍。这种热诱导荧光和磷光自散射增强行为也是迄今为止首次被报道。

这种物理光子结构与化学发光单元的成功融合，为构建先进多模态发光器件开辟了新途径。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-61967-9