臺大化學所特聘教授劉如熹研究團隊回顧性論文：革命性近紅外螢光材料以結構創新與機制演進開啟應用新篇章 榮登國際頂尖期刊Progress in Materials Science

近年來，隨著光電與生醫技術之發展，近紅外光 (Near-Infrared, NIR)逐漸成為推動新世代光學應用的重要關鍵。根據國際標準化組織 ISO 20473定義，近紅外光可依生物穿透能力分為3個區段：NIR-I(650–950 nm)、NIR-II(1000–1350 nm)與NIR-III(1500–1850 nm)。

這些波段於植物照明、安全監控、血氧監測、光譜分析等領域皆扮演重要角色。其中 900–1700 nm 間短波紅外光(SWIR) 因具備低散射、高穿透與優良生物相容性等特性，能提供更清晰的生醫影像與更高靈敏度的分子辨識。

然而，目前常見的商用近紅外光源，如 InGaAs LED 或鎢絲燈，仍面臨光譜範圍窄、體積龐大等問題，限制了在可攜式裝置與寬頻光譜分析中的應用。因此，開發兼具寬光譜、高效率及穩定性的近紅外螢光粉轉換發光二極體(NIR phosphor-converted LEDs, pc-LEDs)成為學界與產業界研究焦點。

螢光粉材料作為光轉換的核心，可藉由「主體晶格」與「活化劑」組合靈活調控，實現多樣化放光波段與能量轉移設計，展現卓越可調性與結構創新潛力。團隊以「立方體元素模型」呈現螢光粉結構設計概念，揭示主體與活化劑之間的關係，象徵「過渡金屬」與「稀土元素」在近紅外放光機制中的作用。這種創新設計理念讓研究者得以運用離子取代與晶場調控策略，精準掌握能階分布，進而實現高量子效率與超寬頻放光的近紅外螢光材料，為未來高效光源與先進光電應用奠定關鍵基礎。

近日，臺大理學院化學系特聘教授劉如熹及其研究團隊於國際頂尖期刊 Progress in Materials Science 上發表題為「Revolutionary Near-Infrared Phosphors with Emerging Structures and Mechanisms Driving Next-Generation Applications」文章。該研究系統性的回顧近紅外螢光粉從 NIR-I 到 NIR-III 的發展歷程，深入分析其結構設計、能量轉移機制與新興應用潛力，提供一個整合材料理論、能量機制與應用前景的全景式觀點，為新一代近紅外螢光材料的研發奠定重要基礎。未來，隨著人工智慧與永續材料理念導入，照紅外螢光粉研究將朝向「跨尺度整合」與「智慧化設計」兩大方向發展，為高效照明、生醫影像及光通訊技術開啟新篇章。

此研究成果已發表於Progress in Materials Science: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2025.101588