上转换发光材料

1、稀土上转换发光纳米材料稀土上转换发光纳米材料1导导 师：陆师：陆 军军 教授教授报告人：秦玉梅报告人：秦玉梅日日 期：期：2014.4.212014.4.21 定义定义：指指受到光激发时，可以发受到光激发时，可以发射比激发波长短的荧光的射比激发波长短的荧光的材料材料。上上转换发光的本质是一种转换发光的本质是一种反反Stokes发光，因此，也发光，因此，也称上转换发光为反称上转换发光为反Stokes发光发光。稀土上稀土上转换转换材料简介材料简介 优点优点： 光稳定性光稳定性强、发射带窄、强、发射带窄、荧光寿命长、化学稳定荧光寿命长、化学稳定性高、潜在生物毒性性高、潜在生物毒性低低 采用采用近红外

2、连续激发光近红外连续激发光源激发还使其具有较大源激发还使其具有较大的光穿透深度、无光闪的光穿透深度、无光闪烁和光漂白、无生物组烁和光漂白、无生物组织自发荧光以及对生物织自发荧光以及对生物组织几乎无组织几乎无损伤损伤稀土发光材料的组成稀土发光材料的组成敏化剂敏化剂：掺入能够将被吸收的能量传给发光中心的杂质：掺入能够将被吸收的能量传给发光中心的杂质激活剂激活剂( (发光中心发光中心) )：改善纯基质：改善纯基质材料的发光性能材料的发光性能Eu、Tb、Er、Ho、Tm、Pr 等三价离子为主等三价离子为主共激活剂共激活剂：基质材料中掺入一类有利于发光中心的形成的杂质：基质材料中掺入一类有利于发光中心的

3、形成的杂质基质材料基质材料：激活：激活离子提供适合的发射晶体离子提供适合的发射晶体晶态晶态： 单晶单晶( (YVOYVO4 4、YAGYAG、BaYBaY2 2F F8 8等等) ) 非晶态：陶瓷非晶态：陶瓷和玻璃和玻璃纳米晶粉末纳米晶粉末( (稀土的氟化物、氧化物、稀土的氟化物、氧化物、磷酸盐磷酸盐等等),),I.I. 从从发现上转换现象到发现上转换现象到上转换上转换产生机制的研究产生机制的研究, ,建立了三种最建立了三种最基本的上转换机制基本的上转换机制, ,即基态吸收即基态吸收/ /激发态激发态吸收、基态吸收、基态吸收吸收/ /交交叉弛豫、雪崩叉弛豫、雪崩交叉弛豫交叉弛豫机制机制II.I

4、I. 各种各种上转换材料产生的阶段上转换材料产生的阶段, ,对对上转换材料的组成及其特上转换材料的组成及其特性做了系统的研究性做了系统的研究, ,得到了各种类型的优质上转换得到了各种类型的优质上转换材料材料III.III. 新新的上转换机制以及上转换性能与材料的的上转换机制以及上转换性能与材料的组成、结构、组成、结构、形成形成工艺工艺条件的条件的对应关系的对应关系的研究研究发展发展的三个阶段：的三个阶段：上转换发光机理上转换发光机理激发态吸收激发态吸收连续能量转移连续能量转移交叉弛豫交叉弛豫合作上转换合作上转换“光子雪崩光子雪崩”过程过程稀土发光稀土发光材料的发光机理材料的发光机理按照能量转换

5、方式按照能量转换方式不同，稀土不同，稀土发光材料可以分为下转换发光和上转换发光材料可以分为下转换发光和上转换发光发光下转换下转换发光发光：上转换发光：上转换发光：连续能量转移连续能量转移合作上转换合作上转换交叉弛豫交叉弛豫2021-8-6u 近红外近红外量子量子计数器计数器u 激光器激光器u 三维立体显示三维立体显示u 荧光粉荧光粉u 传感器传感器u 生物标记生物标记应用应用基于基于FRET的的UCNPs/siRNA-BOBO-3 复合物体系复合物体系研究研究了了siRNA在在活体细胞内的释放与生物稳定活体细胞内的释放与生物稳定性性Langmuir, 2010, 26: 6689-6694用于

6、用于Goat anti-human IgG 的的免疫分析免疫分析UCNPs 和和AuNPs 之间之间FRET过程过程Anal. Chem., 2009, 81: 8783980nm 激发时激发时pH 传感器在不同传感器在不同pH值下的上值下的上转换发光光谱转换发光光谱Chem. Commun., 2009, 5000免疫分析及生物传感免疫分析及生物传感上转换荧光开关原理图上转换荧光开关原理图LaF3:Yb,Ho UCNPs 掺杂掺杂到载到载有光致变色米基有光致变色米基硼硼-二二噻吩噻吩乙烯乙烯的的PMMA聚合物聚合物薄膜薄膜中，中，基于基于分子间的能量转移分子间的能量转移构建构建了了非破坏性上转换荧光非破坏性上转换荧光开光。开光。光导光导开关开关Chem. Commun., 2008,