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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 新型錫酸鹽光存儲(chǔ)材料的研制及其信息存儲(chǔ)概念模型的制作
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 針對光存儲(chǔ)技術(shù)在材料方面的關(guān)鍵問題，以堿土錫酸鹽為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)篩選，得到了兩種具有優(yōu)秀光存儲(chǔ)特性和實(shí)際應(yīng)用潛力的新型光存儲(chǔ)材料：Mg2SnO4和Sr2SnO4:Tb3+,Li+。Mg2SnO4具有較強(qiáng)的長余輝和光存儲(chǔ)現(xiàn)象。而Sr2SnO4:Tb3+,Li+由于余輝很弱，具有更好的光存儲(chǔ)性能，并利用該材料制作了光存儲(chǔ)概念模型。結(jié)果表明：光存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵在于材料的永久存儲(chǔ)的和激光器的超細(xì)精度。
- 詳細(xì)介紹：
- 電子俘獲型超高密度光存儲(chǔ)技術(shù)是繼磁存儲(chǔ)、燒坑光盤存儲(chǔ)和閃存后的第四代海量信息存儲(chǔ)技術(shù)。光存儲(chǔ)技術(shù)的關(guān)鍵在于具有優(yōu)良紅外上轉(zhuǎn)換光激勵(lì)現(xiàn)象的發(fā)光材料。然而目前，人們只在堿土硫化物和一些長余輝材料中觀察到了紅外上轉(zhuǎn)換光激勵(lì)現(xiàn)象。由于硫化物不穩(wěn)定且有污染，而長余輝又會(huì)削弱光存儲(chǔ)性能，因此尋找一種沒有長余輝或者余輝很弱的氧化物體系就成為光存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展及其實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。本作品選取物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、且具有較多蓄能陷阱的堿土錫酸鹽作為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)篩選，首次發(fā)現(xiàn)了兩種具有實(shí)際應(yīng)用潛力的新型光存儲(chǔ)材料：Mg2SnO4 和Sr2SnO4:Tb3+,Li+。研究結(jié)果表明：Mg2SnO4 在紫外光寫入信息后，用紅外激光可以讀出很強(qiáng)的綠色光信號(hào)，不過由于Mg2SnO4 具有很強(qiáng)的長余輝，因此其信息存儲(chǔ)時(shí)間和強(qiáng)度有限。另一方面，Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 在紅外激光激發(fā)下也體現(xiàn)很強(qiáng)的綠色光信號(hào)，由于Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 幾乎沒有余輝，因此其具有了較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為了探索光存儲(chǔ)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑和現(xiàn)有技術(shù)難點(diǎn)，我們利用所開發(fā)的新型Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 光存儲(chǔ)材料制作了電子俘獲型信息光存儲(chǔ)光盤及其光驅(qū)系統(tǒng)的概念演示模型，結(jié)果表明：光存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸在于信息可永久存儲(chǔ)的光存儲(chǔ)材料和超細(xì)精度的紫外-紅外激光器。因此本作品的研究成果不僅具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，而且對于豐富人們對錫酸體系發(fā)光性能的認(rèn)識(shí)，啟迪新型光存儲(chǔ)材料及信息光存儲(chǔ)技術(shù)的研發(fā)思路具有一定的理論啟發(fā)意義。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本作品的撰寫目的是：制備出具有優(yōu)良光存儲(chǔ)性能和較好應(yīng)用潛力的新型光存儲(chǔ)材料，理解其基本的光存儲(chǔ)機(jī)理，同時(shí)探索光存儲(chǔ)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑及技術(shù)難點(diǎn)。 本作品的基本思路是：選擇具有較多蓄能陷阱的類尖晶石結(jié)構(gòu)的堿土錫酸鹽體系作為研究對象，采用實(shí)驗(yàn)篩選的辦法尋找具有優(yōu)良光存儲(chǔ)性能的新型光存儲(chǔ)材料，同時(shí)根據(jù)我們所獲得新型光存儲(chǔ)材料的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制作信息光存儲(chǔ)概念模型，探索其實(shí)現(xiàn)途徑和技術(shù)難點(diǎn)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1,本作品針對信息光存儲(chǔ)技術(shù)在材料方面的關(guān)鍵問題，開展新型實(shí)用光存儲(chǔ)材料的探索性研制，因此屬于科學(xué)前沿，具有顯著的科學(xué)性。 2,本作品獲得了兩種具有優(yōu)良光存儲(chǔ)性能和一定實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的新型氧化物光存儲(chǔ)材料，在實(shí)用材料開發(fā)方面有一定的突破性和先進(jìn)性。 3,本作品不僅獲得了具有實(shí)用潛力的光存儲(chǔ)材料，還根據(jù)所獲材料的特點(diǎn)，制作了信息光存儲(chǔ)概念光盤模型，為光存儲(chǔ)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑和技術(shù)難點(diǎn)提出了建設(shè)性意見。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 1,所獲得的Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 由于余輝很弱，因此其光存儲(chǔ)時(shí)間較長，具有了較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 2,對光存儲(chǔ)機(jī)理的研究結(jié)論為將來光存儲(chǔ)材料的改性或新材料的開發(fā)提供了一些理論啟發(fā)。 3,利用本作品所開發(fā)的新型Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 光存儲(chǔ)材料制作了信息光存儲(chǔ)光盤的概念模型，通過模型的演示，提出了信息光存儲(chǔ)技術(shù)將來的發(fā)展關(guān)鍵在于可永久存儲(chǔ)的光存儲(chǔ)材料和超細(xì)精度的激光器。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 電子俘獲型超高密度光存儲(chǔ)技術(shù)是繼磁存儲(chǔ)、燒坑光盤存儲(chǔ)和閃存后的第四代海量信息存儲(chǔ)技術(shù)。光存儲(chǔ)技術(shù)的關(guān)鍵在于具有優(yōu)良紅外上轉(zhuǎn)換光激勵(lì)現(xiàn)象的發(fā)光材料。然而目前，人們的研究對象主要為堿土硫化物和一些長余輝材料，由于硫化物不穩(wěn)定且有污染，而長余輝又會(huì)削弱光存儲(chǔ)性能，因此尋找一種性能更加優(yōu)異的光存儲(chǔ)材料就成為光存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用的關(guān)鍵。本文選取物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、且具有較多蓄能陷阱的堿土錫酸鹽作為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)篩選，首次發(fā)現(xiàn)了兩種新型光存儲(chǔ)材料：Mg2SnO4 和Sr2SnO4:Tb3+,Li+。研究表明：Mg2SnO4在紫外光寫入信息后，用紅外激光可以讀出很強(qiáng)的綠色光信號(hào)，但由于較強(qiáng)的長余輝能量損失，其信息存儲(chǔ)時(shí)間和強(qiáng)度有限。此外，Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 也具有較好的光存儲(chǔ)性能，而且該材料幾乎沒有余輝，因此其具有更好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為了探索光存儲(chǔ)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑和技術(shù)難點(diǎn)，我們利用所開發(fā)的Sr2SnO4:Tb3+,Li+光存儲(chǔ)材料制作了電子俘獲型信息光存儲(chǔ)光盤及其光驅(qū)系統(tǒng)的概念演示模型，結(jié)果表明：光存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵在于信息可永久存儲(chǔ)的光存儲(chǔ)材料和超細(xì)精度的紫外-紅外激光器。
獲獎(jiǎng)情況
- 1, Minghui Yu, Qingsong Qin, Jiachi Zhang*, et al，The persistent luminescence and up conversion photostimulated luminescence properties of nondoped Mg2SnO4 material. Journal of Applied Physics. 108 (2010) 123518. SCI Impact=2.201. 2, Qingsong Qin, Minghui Yu, Jiachi Zhang* et al, Up-conversion photostimulated luminescence of Mg2SnO4 for optical storage. Chinese Physics Letters. Vol. 28, No. 2 (2011) 027802. SCI Impact=0.743. 3, Qingsong Qin, Minghui Yu, Jiachi Zhang* et al, The photoluminescence, afterglow and up conversion photostimulated luminescence of non-doped and Eu3+ doped Mg2SnO4 phosphors for optical storage. Journal of Luminescence. In press. SCI Impact=1.628. 4，Qingsong Qin, Minghui Yu, Jiachi Zhang* et al Synthesis and infrared up-conversion photostimulated luminescence properties of a novel optical storage material Sr2SnO4:Tb3+,Li+ , Acta Physcal Sinical. SCI Impact=1.165. 5,2010年獲本校課外學(xué)術(shù)作品展一等獎(jiǎng)以及本校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃校級(jí)二等獎(jiǎng);2011年獲本省挑戰(zhàn)杯一等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 本作品取材新穎，采用簡單工藝，制備出高效、穩(wěn)定、環(huán)保的新型光存儲(chǔ)材料。經(jīng)查新，具有獨(dú)創(chuàng)性，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文兩篇，可在超高密度、超高速度光盤存儲(chǔ)、影像存儲(chǔ)、信息處理、光量子計(jì)算、紅外探測等方面得到應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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同類課題研究水平概述
- “電子俘獲型光存儲(chǔ)材料”的概念自1986年提出以來，世界各國都開展了大量相關(guān)研究。目前主要的研究對象也都集中在堿土金屬硫化物方面（CaS，BaS，SrS，ZnS等），雖然硫化物具有很好的紅外上轉(zhuǎn)換光激勵(lì)現(xiàn)象，且存儲(chǔ)強(qiáng)度較穩(wěn)定，存儲(chǔ)時(shí)間較長，但其物理化學(xué)穩(wěn)定性很差，易分解，這將大大縮短光存儲(chǔ)設(shè)備的有效使用壽命。另一方面，硫化物在生產(chǎn)應(yīng)用中還會(huì)對人體和我們的生活環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，因此堿土金屬硫化物并不是信息光存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的最佳選擇，現(xiàn)有與硫化物有關(guān)的研究也只能更多的提供一些關(guān)于光存儲(chǔ)機(jī)理的基礎(chǔ)性理論依據(jù)。近年來，人們在一些具有長余輝發(fā)光的穩(wěn)定的氧化物體系中也發(fā)現(xiàn)了紅外上轉(zhuǎn)換光激勵(lì)現(xiàn)象，其典型代表包括SrAl2O4:Eu2+,Dy3+，Y2O2S:Eu3+,Tm3+ 等體系，然而，由于這類材料具有很強(qiáng)的長余輝（通常超過4個(gè)小時(shí)），因此通過紫外輻照而存儲(chǔ)在蓄能陷阱中的電子很容易在常溫環(huán)境中就釋放出來，因此雖然這類材料的初始光存儲(chǔ)讀出強(qiáng)度很高，但其放置一段時(shí)間后的光存儲(chǔ)強(qiáng)度衰減嚴(yán)重，甚至消失，因此具有很強(qiáng)長余輝發(fā)光的光存儲(chǔ)材料也并不具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。而在本作品中，我們首次獲得了兩種物理化學(xué)穩(wěn)定的，且具有較好光存儲(chǔ)性能的新型氧化物光存儲(chǔ)材料，其中的Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 由于余輝很弱，所以與已有的長余輝光存儲(chǔ)材料相比，其信息存儲(chǔ)強(qiáng)度和時(shí)間大大提高，具有了一定的實(shí)際應(yīng)用潛力。
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