稀土离子上转换发光纳米材料在生物医学、信息和能源等领域有巨大应用前景。然而，由稀离子光子动力学复杂过程决定的光子能量上转换效率过低限制着其应用基础研究的发展，稀土上转换发光概念自提出以来也未能获得实质性突破。深入揭示和描绘上转换光子动力学的清晰图像，是突破光子能量上转换效率瓶颈问题限制最为关键的科学问题。
近日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究员孔祥贵、刘晓敏课题组创新地将可控“离子纳米分区掺杂”技术和稀土离子延迟激发调控方法与Monte Carlo计算模拟方法相结合，在国际上首次清晰阐述了光子能量在多纳米层区域内的吸收、迁移、传递及复合的动力学过程，生动描绘了光子能量单次瞬态迁移迅速和“游走”随机等动力学图像，实现了光子动力学过程的精准调控，为解决光子上转换效率低的挑战性难题明确了方向。
相关研究成果以封面论文的形式发表在《德国应用化学》上，博士佐婧、助理研究员涂浪平为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金委，吉林省领军人才及创新团队项目、优秀青年项目等的资助以及荷兰阿姆斯特丹大学范特霍夫分子研究所教授张宏、Evert Jan Meijer在模拟计算方面的支持。