隨著智能光學器件和高密度信息存儲的迅猛發(fā)展，光存儲技術作為新一代信息存儲手段，受到廣泛關注。其中，基于光致變色效應的存儲材料因具備高密度、低能耗、可擦寫等優(yōu)勢，被視為極具潛力的解決方案。然而，當前無機光致變色材料仍面臨響應速度慢、變色對比度低、色階調(diào)控困難等瓶頸，制約了其在大容量、高速光存儲領域的實際應用。

近日，在國家自然科學基金委海峽基金重點項目、國家面上項目及福建省杰出青年基金等資助下，中國科學院福建物質結構研究所林航研究員與王元生研究員團隊取得了重要研究進展。團隊通過高溫固相法成功合成了一種新型鈮酸鹽陶瓷材料——Ba₈Ti₃Nb₄O_24: Pr³⁺（簡稱BTN:Pr³⁺），并進一步采用紅外輻射低溫快速燒結技術制備為玻璃陶瓷。

具有獨特孿晶鈣鈦礦結構的Ba₈Ti₃Nb₄O_24: Pr³⁺光致變色材料

這款材料在結構上采用了特殊的立方-六方混合堆積模式，內(nèi)部形成獨特的“孿晶鈣鈦礦”結構，可在20毫秒內(nèi)實現(xiàn)可逆變色，打破了傳統(tǒng)無機光致變色材料以秒為單位響應的限制，刷新了材料響應速度紀錄。

團隊研究表明，BTN:Pr³⁺的快速響應得益于其單一類型的色心機制，以及緊密的晶體堆積和孿晶面結構，這些因素共同為載流子提供了高速傳輸通道。在此基礎上，研究人員實現(xiàn)了該材料的信息實時寫入與擦除操作，并展示了其在高速逐位光存儲與雙模式讀取方面的潛力。

目前該研究成果已以“Twin-Perovskite Structured Ba₈Ti₃Nb₄O_24: Pr³⁺: A Fast Photochromics with Millisecond-Level Response Speed for Optical Storage”為題，發(fā)表在國際權威期刊《ACS Energy Letters》上。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.4c03011

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