تلعب مواد الضوء الأحمر دورًا هامًا في مجالات الإضاءة الصحية ذات الطيف الكامل، ونمو النباتات، والرعاية الصحية. ومع ذلك، لا يزال تطوير مواد الضوء الأحمر ذات استقرار عالي وعرض نطاق عريض يمثل تحديًا رئيسيًا في مجال تطوير مواد الإضاءة. ونظرًا لتكوين الإلكترون الخارجي 6s² لأيون Bi³⁺، يمكن التحكم في درجة انشقاق مستويات الطاقة بواسطة المجال البلوري المحيط، مما يتيح التحكم في الانبعاث في منطقة الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة. نجح هذا البحث في إدخال أيون Bi³⁺ في هيكل دوبلكس الكوارتز LaSr₂SbO₆ لتحقيق انبعاث ضوء برتقالي-أحمر بعرض نطاق عريض، ويتميز بمجال إثارة واسع بين 300~450 نانومتر، مما يجعله متوافقًا جيدًا مع رقاقة InGaN ذات الأشعة فوق البنفسجية القريبة المتاحة تجاريًا. عند إثارة 370 نانومتر، يقع طول موجة الانبعاث عند 600 نانومتر مع عرض نصف ارتفاع للانبعاث يبلغ 108 نانومتر. أظهرت العروض الهيكلية الدقيقة والحسابات النظرية أن موقع التشويب الأمثل لأيون Bi³⁺ هو موقع La³⁺. من خلال إضافة مساعد الصهر H₃BO₃ واستراتيجية استبدال الأيونات/المكونات متعددة التكافؤ، يمكن تحسين كفاءة الانبعاث، وضبط موقع الانبعاث، وزيادة الاستقرار الحراري للانبعاث. بعد التحسين، تصل أفضل كفاءة انبعاث إلى 46٪ مع تحقيق إزاحة حمراء في الانبعاث تصل حتى 43 نانومتر. أظهرت المواد استقرارًا حراريًا ممتازًا؛ حيث عرضت مقاومة ملحوظة للانخفاض الحراري عند درجات حرارة منخفضة بين 77~300 كلفن، بوصول شدة الانبعاث إلى 141٪ مقارنة عند 77 كلفن عند 252 كلفن؛ كما أظهرت استقرارًا حراريًا جيدًا في النطاق العالي من 298~523 كلفن، حيث تم الحفاظ على 76٪ من شدة الانبعاث عند 423 كلفن بعد تحسين الإضافة بـ H₃BO₃. تُعزى هذه التحسينات بشكل رئيسي إلى: (1) تقليل تكوين المراحل الجانبية La₃SbO₇ وزيادة بلورية المادة بإضافة H₃BO₃؛ (2) تحفيز تعديل الهيكل المحلي حول أيون Bi³⁺ عبر استبدال الأيونات متعددة التكافؤ. توفر استراتيجيات تحسين الأداء هذه مراجع لتطوير وتحسين أداء مواد الانبعاث الأحمر المنشطة بالبيسموث.

مواد الضوء الأحمر; تأين Bi³⁺; هيكل دوبلكس الكوارتز; استبدال متعدد التكافؤ