光子上轉(zhuǎn)換是將兩個或者多個低能量的光子轉(zhuǎn)換成一個高能量光子的過程，該發(fā)光過程有別于常見的量子點和有機物小分子的熒光發(fā)射。目前，研究光子上轉(zhuǎn)換過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)換納米材料通過鑭系離子f軌道的能級特性，可以將近紅外光轉(zhuǎn)換成可見甚至紫外發(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用前景。但由于激發(fā)波長相對單一、發(fā)光效率相對較低等問題，鑭系離子摻雜的上轉(zhuǎn)換納米材料距離大規(guī)模的實際應用還有一定的距離，例如傳統(tǒng)的激發(fā)波長在980 nm左右，而水和很多生物樣品對該波段的光有較強的吸收，這就限制了上轉(zhuǎn)換納米材料在生物成像等方面的應用。為了解決這些問題，人們需要新的納米設計和材料體系來改變傳統(tǒng)上轉(zhuǎn)換納米材料的性質(zhì)。
美國麻省大學醫(yī)學院的韓綱教授課題組和南京工業(yè)大學先進材料研究院的黃維教授團隊都是上轉(zhuǎn)換納米領(lǐng)域的國際知名研究小組。他們在早期的工作中提出并發(fā)展了800納米波長激發(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)了當前最新的兩種調(diào)控上轉(zhuǎn)換納米材料激發(fā)波長的方法：Nd3+離子敏化和有機染料敏化，討論了通過這兩種方法如何將激發(fā)波長調(diào)至生物兼容性的800納米左右；接著他們詳細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)光增強和發(fā)光顏色的調(diào)控。通過介紹基于800納米左右波長激發(fā)的上轉(zhuǎn)換納米材料的最新應用，該論文討論了該類材料目前的挑戰(zhàn)和機遇，并對其后續(xù)發(fā)展進行了展望。
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