研究背景

随着微电子、光子学、生物医学、汽车和航空航天等领域电子设备和电路的微型化及高切换速率发展，局部过热问题日益突出，控制微电子设备表面温度分布是其高性能和可靠性的重要前提。荧光温度测量技术因其能够实现远距离感测表面温度分布、具有微米和纳米级空间分辨率（<10 μm）、高灵敏度（>1% K⁻¹）、快速响应（<1 μs）、感测元件尺寸小以及对电磁干扰的高抗性等优点，展现出巨大潜力。目前，多种荧光材料可用于温度感测，包括有机化合物、聚合物纳米颗粒、量子点、金属簇和含镧系元素的材料，其中，量子点（QDs）和三价镧系离子（Ln³⁺）基材料备受关注。量子点具有广泛的吸收范围、高亮度、抗光漂白能力强等优点，且其发光特性依赖于颗粒大小，可在合成阶段调节参数，使其在纳米医学等领域具有吸引力。然而，量子点单独使用时难以形成薄膜，需要将其分散在成膜材料的基质中。

喀山国立技术研究大学Andrey A. Knyazev教授团队首次将量子点和镧系复合物结合，制备了具有高温度灵敏度的复合薄膜，拓宽了荧光温度传感器的应用范围。所制备的复合薄膜在宽温度范围内表现出优异的温度灵敏度，为高精度表面温度测量提供了新的材料选择；通过选择合适的稳定剂（硬脂酸），显著提高了复合薄膜的光稳定性和热稳定性，使其适用于多次使用场景；采用比率型荧光强度测量方法，消除了背景干扰，避免了因自校准机制导致的误差，提高了测量的准确性和可靠性。

图1：β-二酮合物Ln(III)复合物的合成示意图，其中Ln = Eu(III)。

图2：沉积的Eu(CPDK₃₋₅)₃bpy₁₇₋₁₇复合物薄膜的激发和荧光光谱（激发波长为340 nm）。

图5：复合薄膜的AFM图像（a）和在紫外光和可见光下拍摄的显微镜图像（b），该薄膜掺杂了由硬脂酸稳定的CdSe/CdS/ZnS量子点（565 nm）和Eu(III)复合物，质量比为1:1。

图6：含有不同质量比的CdSe/CdS/ZnS量子点（545 nm）和Eu(III)复合物的复合材料的荧光光谱（激发波长为320 nm）。

图7：掺杂有CdSe/CdS/ZnS（545 nm）量子点和Eu(III)复合物的薄膜的温度行为（a）；经过2次连续加热（333 K）和冷却（298 K）循环后，复合薄膜的荧光强度变化（b）。

图8：掺杂有CdSe/CdS/ZnS量子点（565 nm）和Eu(III)复合物的复合薄膜的温度行为，其中量子点由硬脂酸稳定，质量比为1:1。

图9：掺杂有CdSe/CdS/ZnS量子点（565 nm）和Eu(III)复合物的复合薄膜的荧光寿命随温度变化的行为。

图10：掺杂有量子点和Eu(III)复合物的复合薄膜的荧光强度比和寿命的相对灵敏度

图11：在5个连续加热（393 K）和冷却（298 K）循环中，掺杂有Eu(III)复合物和量子点的PMMA复合薄膜的荧光强度变化。

图12：掺杂有CdSe/CdS/ZnS量子点（565 nm）和Eu(CPDK₃₋₅)₃bpy₁₇₋₁₇复合物的PMMA复合薄膜的荧光光谱（激发波长为350 nm）。

论文以“Ratiometric luminescent temperature sensor based on amorphous complex of europium (III) and quantum dots”为题发表在《Supramolecular Materials》上，通讯作者是Andrey A. Knyazev教授。

参考文献

Ratiometric luminescent temperature sensor based on amorphous complex of europium (III) and quantum dots

Ruzanna M. Ziyatdinova, Andrey A. Knyazev, Dmitriy O. Sagdeev, Yuriy G. Galyametdinov

Supramolecular Materials 2025, 4, 100098

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667240525000078