隨著智能光學(xué)器件和高密度信息存儲(chǔ)的迅猛發(fā)展，光存儲(chǔ)技術(shù)作為新一代信息存儲(chǔ)手段，受到廣泛關(guān)注。其中，基于光致變色效應(yīng)的存儲(chǔ)材料因具備高密度、低能耗、可擦寫等優(yōu)勢(shì)，被視為極具潛力的解決方案。然而，當(dāng)前無機(jī)光致變色材料仍面臨響應(yīng)速度慢、變色對(duì)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(chǔ)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。

近日，在國(guó)家自然科學(xué)基金委海峽基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家面上項(xiàng)目及福建省杰出青年基金等資助下，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所林航研究員與王元生研究員團(tuán)隊(duì)取得了重要研究進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)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(jiǎn)稱BTN:Pr³⁺），并進(jìn)一步采用紅外輻射低溫快速燒結(jié)技術(shù)制備為玻璃陶瓷。

具有獨(dú)特孿晶鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的Ba₈Ti₃Nb₄O_24: Pr³⁺光致變色材料

這款材料在結(jié)構(gòu)上采用了特殊的立方-六方混合堆積模式，內(nèi)部形成獨(dú)特的“孿晶鈣鈦礦”結(jié)構(gòu)，可在20毫秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)可逆變色，打破了傳統(tǒng)無機(jī)光致變色材料以秒為單位響應(yīng)的限制，刷新了材料響應(yīng)速度紀(jì)錄。

團(tuán)隊(duì)研究表明，BTN:Pr³⁺的快速響應(yīng)得益于其單一類型的色心機(jī)制，以及緊密的晶體堆積和孿晶面結(jié)構(gòu)，這些因素共同為載流子提供了高速傳輸通道。在此基礎(chǔ)上，研究人員實(shí)現(xiàn)了該材料的信息實(shí)時(shí)寫入與擦除操作，并展示了其在高速逐位光存儲(chǔ)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(guó)際權(quán)威期刊《ACS Energy Letters》上。

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

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