随着智能光学器件和高密度信息存储的迅猛发展，光存储技术作为新一代信息存储手段，受到广泛关注。其中，基于光致变色效应的存储材料因具备高密度、低能耗、可擦写等优势，被视为极具潜力的解决方案。然而，当前无机光致变色材料仍面临响应速度慢、变色对比度低、色阶调控困难等瓶颈，制约了其在大容量、高速光存储领域的实际应用。

近日，在国家自然科学基金委海峡基金重点项目、国家面上项目及福建省杰出青年基金等资助下，中国科学院福建物质结构研究所林航研究员与王元生研究员团队取得了重要研究进展。团队通过高温固相法成功合成了一种新型铌酸盐陶瓷材料——Ba₈Ti₃Nb₄O_24: Pr³⁺（简称BTN:Pr³⁺），并进一步采用红外辐射低温快速烧结技术制备为玻璃陶瓷。

具有独特孪晶钙钛矿结构的Ba₈Ti₃Nb₄O_24: Pr³⁺光致变色材料

这款材料在结构上采用了特殊的立方-六方混合堆积模式，内部形成独特的“孪晶钙钛矿”结构，可在20毫秒内实现可逆变色，打破了传统无机光致变色材料以秒为单位响应的限制，刷新了材料响应速度纪录。

团队研究表明，BTN:Pr³⁺的快速响应得益于其单一类型的色心机制，以及紧密的晶体堆积和孪晶面结构，这些因素共同为载流子提供了高速传输通道。在此基础上，研究人员实现了该材料的信息实时写入与擦除操作，并展示了其在高速逐位光存储与双模式读取方面的潜力。

目前该研究成果已以“Twin-Perovskite Structured Ba₈Ti₃Nb₄O_24: Pr³⁺: A Fast Photochromics with Millisecond-Level Response Speed for Optical Storage”为题，发表在国际权威期刊《ACS Energy Letters》上。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.4c03011

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