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lfaitaoyao金蟲 (著名寫手)
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[交流]
800 nm激發(fā)的新型稀土上轉(zhuǎn)換納米材料
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稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料作為一類重要的稀土發(fā)光材料，能夠通過多光子吸收機制將低能量的近紅外光轉(zhuǎn)換成高能量的可見光，因此被廣泛地應用于近紅外激光器、太陽能電池、熒光粉和傳感器等前沿領域。近年來，伴隨著納米科技的迅猛發(fā)展，稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒（upconversion nanoparticles, UCNPs）開始在生物分析和醫(yī)學成像領域展現(xiàn)獨特的優(yōu)勢。目前廣泛研究和應用的UCNPss是以Yb作為敏化劑的NaYF4:Yb,Er納米顆粒。然而，這種Yb敏化的UCNPs存在固有的缺陷：1、Yb離子本身在紅外波段的吸光能力并不強，使得UCNPs的上轉(zhuǎn)換效率非常低；2、由于Yb3+離子的吸收峰位于975 nm附近，因此980 nm激光器是目前唯一合適的激發(fā)光源。眾所周知，水作為生物組織中最重要的組成成分，在980 nm處有很強的吸收。因此，用980 nm激光器作為激發(fā)光源會導致生物樣品的過熱效應，繼而導致生物組織的損傷和破壞，并降低激發(fā)光源的穿透能力。因此，如何提高UCNPs的上轉(zhuǎn)換效率，并調(diào)整其激發(fā)光源至合適的波長，是亟待解決的問題。 中國科學院化學所的姚建年院士和中國科學院高能物理研究所的趙宇亮研究員及其研究團隊通過摻雜和外延生長技術構建了以Nd3+作為為敏化劑的核-殼-殼結構稀土上轉(zhuǎn)換納米材料。Nd3+離子由于在800 nm處有很強的吸收，有望代替Yb3+離子作為UCNPs的敏化劑。其在紅外波段的高的吸收強度，能夠提供充足的激發(fā)態(tài)能量，從而增強上轉(zhuǎn)換熒光效率。不僅如此，生物組織對800 nm紅外光的吸收強度較小，所以極大地克服了980 nm激發(fā)光源的過熱效應及穿透深度差的缺點，是UCNPs較理想的激發(fā)光源。當敏化劑Nd3+離子被限域在外殼層而激活劑離子被限于在內(nèi)核層中時，可避免Nd3+離子與激活劑之間的交叉馳豫作用，同時構筑了由敏化劑到Yb離子再到激活劑的激發(fā)態(tài)能量傳遞過程，從而實現(xiàn)以Nd3+作為敏化劑，在800 nm激光激發(fā)下的高效上轉(zhuǎn)換發(fā)光。該工作同時對這種新型上轉(zhuǎn)化納米材料作為生物發(fā)光探針材料在生物醫(yī)學領域的應用進行嘗試和探索，結果表明該新型核-殼-殼結構上轉(zhuǎn)換納米材料使用800 nm連續(xù)激光作為激發(fā)光源，與傳統(tǒng)980 nm激發(fā)的UCNPs相比具有更強的生物組織穿透能力和更低的熱效應，因此更適合于生物醫(yī)學領域的應用。相關研究成果發(fā)表在《先進材料》上（Adv. Mater., 2014, 26(18), 2831-2837, DOI: 10.1002/adma.201304903）。 |
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2014-05-31 13:27:35, 2.38 M
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