近日，郑州大学物理学院史志锋教授课题组在国际知名学术期刊 Journal of Luminescence上发表了题为“Mn and Li co-doped CaO introduces complex trap energy levels and luminescent channels for optical anti-counterfeiting”的研究论文。该工作创新性地以工业级廉价氧化钙（CaO）为基质，通过简单的Mn2+单掺杂和Li+助熔剂改性，成功构建了兼具多模式发光与光存储功能的复合防伪材料，为低成本、高安全性的光学防伪技术提供了全新思路。论文第一作者为硕士研究生褚士文和高晗（共同第一作者），通讯作者为韩炎兵研究员和史志锋教授。

研究背景：多模式防伪的材料困境

多模式光学防伪技术在商品流通、信息加密等领域具有重要应用价值。然而，目前大多数多模式防伪材料依赖复杂的多元化合物体系和昂贵的稀土离子掺杂，不仅合成工艺繁琐、成本高昂，而且复杂的组分容易导致相分离和性能不稳定，严重制约了其商业化推广。因此，如何在简单、低成本的化合物体系中实现多模式发光与光存储功能，是该领域亟待解决的关键科学问题。

创新点：廉价氧化钙“变废为宝”

针对上述挑战，研究团队将目光投向了一种常见的工业原料——氧化钙（CaO）。氧化钙可通过简单煅烧碳酸钙获得，来源广泛、价格低廉、环境友好，且其立方晶体结构简单、光学惰性，是理想的发光基质材料。

该工作的核心创新在于：

（1）单掺杂实现“存储-读出”双功能。 仅通过微量Mn2+离子掺杂（0.25%），即可在CaO基质中引入位于480 K附近的陷阱能级。该材料在275 nm紫外光照射下可实现信息“写入”（载流子存储），随后可通过加热（热刺激）或365 nm光照（光刺激）两种方式实现信息“读出”，分别产生约595 nm的橙色热释光和光刺激发光。

（2）Li+助熔剂改性实现功能升级。 进一步引入Li+作为高温烧结助熔剂，不仅激活了Mn2+在530 nm处的绿色荧光发射通道（340 nm激发），还引入了更深层的陷阱能级（600 K和700 K），显著延长了光存储时间并实现了更高温度下的信息读出。

（3）两种材料的协同构建三重防伪验证。利用单掺杂样品（无荧光、有光存储）和Li+改性样品（有绿色荧光、有更深陷阱）在光学响应和陷阱分布上的本质差异，研究团队构建了具有动态颜色和温度响应特性的多级防伪图案。该图案可在365 nm紫外灯下呈现绿/橙双色对比，在加热过程中则随温度变化呈现动态信息演变，实现了“光源响应”和“温度响应”两个维度的三重验证机制。

研究意义：低成本高安全防伪的新路径

该工作首次证明了简单结构的工业级氧化钙可作为多模式发光的有效基质，突破了传统防伪材料对多元组分和稀土元素的依赖。所开发的材料体系具有合成简单、成本极低、环境友好、可重复性好等突出优势，为大规模商业应用奠定了坚实基础。同时，基于两种材料协同构建的动态多级防伪策略，为高安全性光学防伪和信息加密技术提供了新的设计范式。

该工作得到了国家自然科学基金、河南省青年人才支持计划等项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2026.122108