上转换纳米颗粒（Upconversion Nanoparticles，UCNPs）是一种能够将低能量光转化为高能量光的纳米材料，由无机纳米晶掺杂稀土离子构成，具有独特的上转换发光性质。稀土上转换发光是基于镧系稀土离子4f电子跃迁的过程，目前常见的上转换发光机制主要可以概括为三种:激发态吸收、能量传递上转换以及光子雪崩。

上转换纳米颗粒的制备方法主要有共沉淀法、高温热解法、水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶法等。为了使UCNPs在生物医学领域得到广泛应用，除了提高发光效率外，还需对其表面进行功能化修饰以提高水溶性和生物相容性并实现多功能化。表面修饰方法主要有配体交换法(PEG、PEI等带有-COOH、-NH2基团）、配体氧化法、配体吸附法、层层自组装法和二氧化硅包覆法等。

核型纳米粒子中大部分稀土掺杂离子裸露在晶体表面，易于和外界环境发生非辐射能量转移导致荧光猝灭，从而降低上转换发光效率。为了减小这种猝灭过程，最常用的方法是在掺杂纳米晶表面包裹一层惰性壳层形成核壳结构，使发光离子被限制在内部核中，而壳层增加了发光中心离子和外部环境的距离，有效减小了能量转移，从而增大发光效率。目前应用较多的是在前期合成的核层结构中修饰与基质材料相同的壳层，如NaYF:Yb,Er@NaYF4、NaYF4:Yb,Tm@NaYF4。

技术参数

形貌：纳米球

发射波长：804 nm

激发波长：975nm

颗粒直径：～30 nm  

敏化剂：Yb

激活剂：Tm

材料组成：NaYReF4(核层)@NaYF4 (壳层)

核壳摩尔质量比：1:1

溶剂：环己烷

浓度：～7 mg/ml

半岛bd体育手机客户端 特点

发光颜色多样：通过改变掺杂的稀土离子种类和浓度，可以实现从可见光到近红外光的多色发光。

斯托克斯位移大：斯托克斯位移是指发光波长与激发波长之间的差值。上转换纳米颗粒的斯托克斯位移较大，可有效减少自吸收和背景干扰，提高发光效率和检测灵敏度。

光稳定性好：上转换纳米颗粒具有较好的光稳定性，能够在长时间的光照下保持稳定的发光性能。

生物相容性好：通过表面修饰，上转换纳米颗粒可以与生物分子（如蛋白质、抗体等）偶联，实现生物标记和检测。

对生物组织无损伤：其激发光源近红外光（980nm或808nm）具有光穿透力强、对生物组织几乎无损伤、无背景荧光等特点。

应用

生物医学：上转换纳米颗粒可以作为生物标记物，用于细胞成像、生物检测、药物输送等。例如，将上转换纳米颗粒与抗体或生物分子偶联，可以实现对特定细胞或生物分子的靶向标记和检测。

光学成像：上转换纳米颗粒可以用于深层组织成像，如活体动物成像。由于其发光波长较长，可以穿透更深的生物组织，减少组织散射和自荧光干扰，提高成像的清晰度和对比度。

光催化：上转换纳米颗粒可以将可见光转化为紫外光或近红外光，从而拓宽了光催化材料的光谱响应范围，提高光催化效率。

太阳能电池：上转换纳米颗粒可以用于提高太阳能电池的效率。通过将上转换纳米颗粒与太阳能电池材料结合，可以将低能量的光子转化为高能量的光子，增加电池对太阳光的吸收和利用。

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