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光子上轉(zhuǎn)換激發(fā)光調(diào)控：~800納米激發(fā)鑭系離子摻雜的上轉(zhuǎn)換納米材料

來(lái)源: X-MOL 2017-06-26 11:47:39

光子上轉(zhuǎn)換是將兩個(gè)或者多個(gè)低能量的光子轉(zhuǎn)換成一個(gè)高能量光子的過(guò)程，該發(fā)光過(guò)程有別于常見(jiàn)的量子點(diǎn)和有機(jī)物小分子的熒光發(fā)射。目前，研究光子上轉(zhuǎn)換過(guò)程的材料主要是基于鑭系離子摻雜的上轉(zhuǎn)換納米材料，通常由主體材料（如NaYF4）和鑭系摻雜離子（如Yb3+，Er3+）組成。在近紅外光的照射下，上轉(zhuǎn)換納米材料通過(guò)鑭系離子f軌道的能級(jí)特性，可以將近紅外光轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)甚至紫外發(fā)射光。目前的研究表明，鑭系離子摻雜的上轉(zhuǎn)換納米材料在生物成像、靶向治療、顯示、防偽等方面有著很好的應(yīng)用前景。但由于激發(fā)波長(zhǎng)相對(duì)單一、發(fā)光效率相對(duì)較低等問(wèn)題，鑭系離子摻雜的上轉(zhuǎn)換納米材料距離大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用還有一定的距離，例如傳統(tǒng)的激發(fā)波長(zhǎng)在980 nm左右，而水和很多生物樣品對(duì)該波段的光有較強(qiáng)的吸收，這就限制了上轉(zhuǎn)換納米材料在生物成像等方面的應(yīng)用。為了解決這些問(wèn)題，人們需要新的納米設(shè)計(jì)和材料體系來(lái)改變傳統(tǒng)上轉(zhuǎn)換納米材料的性質(zhì)。

美國(guó)麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院的韓綱教授課題組和南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院的黃維教授團(tuán)隊(duì)都是上轉(zhuǎn)換納米領(lǐng)域的國(guó)際知名研究小組。他們?cè)谠缙诘墓ぷ髦刑岢霾l(fā)展了800納米波長(zhǎng)激發(fā)的上轉(zhuǎn)換納米材料。在Small的最近封面文章上，他們總結(jié)了當(dāng)前最新的兩種調(diào)控上轉(zhuǎn)換納米材料激發(fā)波長(zhǎng)的方法：Nd3+離子敏化和有機(jī)染料敏化，討論了通過(guò)這兩種方法如何將激發(fā)波長(zhǎng)調(diào)至生物兼容性的800納米左右；接著他們?cè)敿?xì)闡述了基于這兩種方法的上轉(zhuǎn)換納米材料發(fā)光性質(zhì)的調(diào)控，包括發(fā)光增強(qiáng)和發(fā)光顏色的調(diào)控。通過(guò)介紹基于800納米左右波長(zhǎng)激發(fā)的上轉(zhuǎn)換納米材料的最新應(yīng)用，該論文討論了該類(lèi)材料目前的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，并對(duì)其后續(xù)發(fā)展進(jìn)行了展望。

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