稀土掺杂氟化物纳米材料的上转换发光特征及其生物应用.pdfVIP

2010 年 6 月 第 26 卷第 3 期 分析科学学报 Vo l. 26 No.3 JOURNAL OF ANALYTICAL SCIENCE June 2010 DOl 编码: 10. 3969/j. issn. 1006-6144.2010.03.024 稀土掺杂氟化物纳米材料的上转换发光特征及其生物应用 张瑞锐，高源，唐波铃 (山东师范大学化学化工与材料科学学院F 教育部分子与纳米探针重点实验室z 农药、医药 中间体清洁生产教育部工程研究中心，山东济南 250014) 摘 要z 稀土掺杂氟化物纳米材料由于具有低的声子能，可以获得较高的上转换发光效 率，使其在太阳能电池、生物医学、光电子学、信息等领域有着广泛而重要的应用前景。 本文就当前稀土氟化物上转换纳米材料的改性、光性能研究，以及在生物检测，生物成 像标记，免疫分析，疾病治疗方面的必威体育精装版研究进展做一综述，并对土转换纳米颗粒在生 物应用过程中存在的主要问题进行了讨论。引用文献 50 篇。 关键词g 上转换p 荧光p 生物分析p 标记p 免疫分析p 疾病治疗 中圈分类号:创57.39 文献标识码:A 文章编号:1006-6144(2010)03-0353-05 1 sl 言 发光材料的纳米化促进了催化、生物医学、光电子学、信息存储等领域的巨大发展[1-4] 。上转换发光 是基于双光子或多光子过程，发光中心相继吸收两个或者多个光子，经过无辐射弛豫达到发光能级，从而 跃迁至基态产生短波长光子，即将低频率激发光转换成高频率发射光。上转换发光纳米材料(Upconver- sion Nanoparticles ,UCNP) 独特的光学性能使其成为材料科学及相关领域的前沿热点[5-8] 。近年来，不 同形貌的稀土上转换纳米颗粒相继被报道，其性能也随之优化提高，应用非常广泛[川1] 。 稀土掺杂氟化物纳米材料具萄较低的声子能[12- 叫，可以降低非辐射跃迁提高发光强度，在氧化物、硫 化物、磷化物等众多基质中脱颖而出，被广泛应用在生物标记，医学成像，分析检测，疾病治疗等各个领 域[15.31.协41.4忖0] 本文对当前稀土掺杂氟化物纳米材料的上转换光学性能及其在生物领域的应用做一综 述。 2 稀土氟化物纳米颗粒的上转换光学性能 影响稀土氟化物纳米材料发光性能的因素主要是基质材料、敏化剂和激活剂。目前氟化物基质材料 I 研究的主要是 XLn孔和 Ln矶，其中最为常见的是 NaY瓦和 LaF3 ，声子能均小于 400 cm- ，有利于提供 合适的晶体场，降低无辐射跃迁的几率，同时激活剂容易进行掺杂[川4] .稀土离子在氟化物中具有较长 的寿命，形成更多的亚稳能级，产生丰富的能级跃迁[12.15] 。掺杂离子对上转换的发光扮演着极为关键的 角色，当前研究主要集中在 Ee+[16 圳、Tm3+[旧0] 、 H03+[19 叫掺杂。稀土 Yb3+的激发光波长是 980 nm. 吸 3 收截面大，是最为常用且有效的上转换敏化剂凶-22] 。当 Yb + 和其它稀土离子共掺杂到材料中，激发 Yb3+离子，能量传递引起光子叠加效应使得上转换发光效率大大提高[吨。稀土掺杂氟化物纳米材料的上 转换发光机理见图 1. 收稿日期: 2009-05-04 修回日期: 2009-07-14 基金项目 z 国家重点基础研究 973 计划(No. 2007CB936000) ;国家杰出青年基金(No. I 国家自然科学基金 重大研究计划(No.; 山东省科技发展计划项目(No. 2008G; 教育部博士点基金(No. 20060445002) 警通讯作者z 唐 波，男，博士，教授，研究方向 2 分子与纳米探针，农药、医药中间体清洁生产.