优化稀土上转换纳米材料发光的方法

稀土上转换纳米材料(Upconversion Nanoparticles,UCNPs)可将近红外光转换为可见光,其发光性能优异、化学性质稳定、激发光能有效避免自荧光,因此在生物医学领域应用广泛。但UCNPs的低发光效率限制了其进一步发展。本文综述了近年来研究较多的几种优化稀土上转换纳米材料发光的方法,主要包括调整基质材料和掺杂离子、过渡金属离子与镧系离子共掺杂、引入协同敏化剂减少热效应、有机染料与UCNPs协同作用以及金属表面等离子体共振增强法等。文中分别论述了上述方法的最新研究进展,并总结了这些方法目前存在的问题,指出上转换发光领域的研发重点:一是着重分析各种优化发光方法的作用机理,提出更加完备清晰的理论体系;二是探索更容易被生物体降解的UCNPs,使其副作用降到最低。     

稀土上转换发光材料标记抗体的制备及在免疫组化中的应用

采用微波辐射法合成了具有上转换发光特性的六方相纳米粒子NaGdF₄: Yb³⁺,Er³⁺(UCNPs), 其晶粒大小约为65 nm, 且粒子在980 nm的激发光下显示绿光(550 nm). 进一步在NaGdF₄: Yb³⁺,Er³⁺纳米晶的表面包覆了一层二氧化硅层, 进行氨基功能化后获得了表面共价结合氨基基团的粒径为70 nm的上转换发光纳米微球NaGdF₄: Yb³⁺,Er³⁺@SiO₂-NH₂(UCNPs@SiO₂-NH₂). 通过共价键将UCNPs@SiO₂-NH₂与多克隆抗体免疫球蛋白联接, 将标记后的多克隆抗体应用于传统的免疫组化检测子宫内膜腺细胞中基质金属蛋白酶组织抑制剂-4(TIMP-4)蛋白的表达. 结果表明, 微波合成的稀土上转换发光纳米材料形貌规则且粒径均一, 包覆硅壳后材料具有良好的分散性和水溶性, 荧光强度高且稳定, 在980 nm激发光下对生物组织无背景荧光, 可以很好地检测组织中蛋白质的表达.     

用脉冲激光溅射法制备的Yb^3＋和Er^3＋共掺杂氟化物薄膜的上转换发光

脉冲激光溅射法（PLD）,作为一种制备高质量薄膜的方法,被广泛地用于制备超导、铁电等薄膜。用PLD法制备的Yb^3 和Er^3 共掺杂氟化物薄膜的上转换发光性质。在978nm LD激发下,薄膜发出强烈的橙色光,用日立－F4500光谱仪测量了其上转换发光光谱,观测到了Er^3 很强的^2H9/2→^4I15/2(408nm),^2H11/2→^4I15/2(520nm),^4S3/2→^4I15/2(550nm)和^4F9/2→^4I15/2(650nm)跃迁发射峰。给出了上转换发光强度随激发强度的关系,分析了其上转换发光机制及紫色上转换发光增强的原因。     

水热合成稀土氟化物材料YLiF4∶Yb,Tm的上转换发光特性

利用水热法合成了掺杂Tm3 和Yb3 的YLiF4材料, 并研究了Tm3 和Yb3 在材料中的光吸收, 以及980 nm红外光激发下不同Tm3 浓度掺杂下的上转换发光特性. 实验发现, 在980 nm激光激发下, 材料可发出可见光. 上转换发光光谱中包括蓝光和红光. 与蓝光相比, 红光强度要弱1～2个数量级. 上转换发光强度和浓度关系研究显示, 当Tm3 浓度为0.3% (摩尔分数)时上转换发光达到最强, 大于0.3% (摩尔分数)后发光开始减弱. 通过分析输出光强与泵浦功率的双对数曲线, 发现Tm3 的蓝光发射和红光发射均属于双光子过程.     

Er^3＋／Yb^3＋共掺杂AlF3基氟化物玻璃材料的频率上转换

Er^3 /Yb^3 共掺杂的AlF3基氟化物玻璃材料ABCY的制备及其上转换荧光性质。样品的组分为40AlF3-20BaF2-20CaF2-(20-2x-2y)YF3-xEr2O3-yYb2O3。在950nm连续LD激发下,观察到该材料很强的绿色上转换发光,研究了该体系的上转换机理,认为Yb^3 和Er^3 之间的APTE效应是最主要的上转换途径。解释了红、绿色上转换荧光强度比值增大的现象,指出了可能的交叉弛豫过程。用公式y=a(x-x0)^n对上转换荧光强度与LD工作电流的关系进行拟合,得到的结果与理论值很好地一致。     

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

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,疾病治疗方面的最新研究进展做一综述,并对上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。     

用脉冲激光溅射法制备的Yb~(3 )和Er~(3 )共掺杂氟化物薄膜的上转换发光

脉冲激光溅射法 (PLD) ,作为一种制备高质量薄膜的方法 ,被广泛地用于制备超导、铁电等薄膜。用PLD法制备的Yb3 和Er3 共掺杂氟化物薄膜的上转换发光性质。在 978nmLD激发下 ,薄膜发出强烈的橙色光 ,用日立 -F45 0 0光谱仪测量了其上转换发光光谱 ,观测到了Er3 很强的2 H9/2 →4 I1 5/2 (4 0 8nm) ,2 H1 1 /2 →4 I1 5/2 (5 2 0nm) ,4 S3/2 →4 I1 5/2 (5 5 0nm)和4 F9/2 →4 I1 5/2 (65 0nm)跃迁发射峰。给出了上转换发光强度随激发强度的关系 ,分析了其上转换发光机制及紫色上转换发光增强的原因。     

稀土氟化物纳米材料的应用研究进展

氟化物纳米材料由于其独特的光、电、磁等性质,在光学器件、生物标记等领域具有广泛的应用,已成为材料科学领域研究的热点之一,尤其是稀土金属氟化物。合成氟化物纳米材料的方法多种多样,已成功制备出了球形纳米颗粒、纳米线、纳米花、复合结构纳米晶、核壳结构纳米材料等。本文主要列举了几种常见的稀土氟化物,重点对其合成以及应用进行了综述,并结合其特点,进行了展望。     

等离子体增强上转换发光及其应用

稀土上转换纳米材料（UCNPs）是一类在近红外光激发下发出可见光的纳米材料。与有机荧光染料、量子点等发光材料相比,UCNPs具有化学稳定性高、光稳定性强、荧光寿命长、反斯托克斯位移大、发光谱带窄和光穿透深度大等诸多优点,在生物成像、传感器、激光器、光动力疗法和太阳能电池等领域有潜在的应用价值。但是由于UCNPs激活离子的吸收截面太小,导致其发光效率偏低,限制了UCNPs的进一步应用。因而如何提高上转换发光强度成为当前的研究热点。针对上述问题,本文系统阐述了金属表面等离子体共振（SPR）增强上转换发光领域的研究进展。首先介绍了SPR增强上转换发光的三种机制,随后重点介绍了化学法和物理法这两种SPR-UCNPs体系的构建方法以及其在太阳能电池、生物成像、生物检测、光热治疗和光催化等领域的应用。文章最后指出了SPR增强上转换发光领域存在的不足和未来的研究方向。     

温度对YLiF∶Er3+上转换发光的影响

研究了用水热法合成的YLiF4:Er^3 的上转换发光特性，用980nm的光激发样品时，得到了很强的绿光554nm和红光666nm，对应Er^3 离子不同能级的上转换发射为双峰发射，表明基质中Er^3 离子处于两种不同的格点上，改变测试温度时，样品的上转换发光强度随着温度的升高而下降，室温下，绿光的上转换机制是双光子和三光子混合过程，红光为双光子过程。     

稀土高分子荧光材料的研究

综述了稀土高分子荧光材料的研究基础,比较了不同方法合成的稀土高分子发光材料的结构与性能,介绍了当前该领域的研究进展。     

同步辐射在稀土发光材料研究中的应用

介绍了同步辐射用于稀土发材料研究的基本概况，主要包括以下方面：（1）利用同步辐射极宽的光谱分布研究稀土发光的激发谱（35－300nm)和选择激发下的发射谱。（2）利用同步辐射快脉冲光（ps级）研究选择激发下的发光衰减规律，荧光寿命；（3）利用高强度同步辐射X射线研究材料的晶体结构与成分，特别是微结构。以CeF3闪烁体为例说明发射光谱及其衰减规律对激发光波长的强烈依赖：以BaF2:Gd,Eu对例说明获得高效率稀土发光的新途径一“量子剪裁”，以纳米Y2O3：Eu为例，说明发光的尺寸效应与发光中心微结构的关系。     

稀土的生物学效应

对稀土元素的生物学效应进行了综述,包括：中国的稀土资源,植物的生长生长需要稀土,稀土可能是动物机体功能的调节剂和人体的有效抑吕物。参考文献54篇。     

含稀土铕配合物三维有序大孔材料的制备及其荧光性能

采用物理吸附的方法将稀土配合物嵌入三维有序大孔聚合物材料的孔内,组装了发光性能良好的含邻菲罗林-铕配合物的三维有序大孔聚合物材料(3DOM/Eu(Phen)2).并通过扫描电镜、红外光谱和荧光光谱对3DOM/Eu(Phen)2组装体进行了表征.结果表明:组装体的结构保持了三维有序大孔材料的结构特征,在紫外灯的照射下,发出稀土离子的特征谱线,与纯配合物相比,其激发光谱发生蓝移,荧光寿命延长.     

加入WTO后我国稀土发光材料面临的机遇和挑战

对加入WTO后,我国在量子剪裁和真空紫外光谱（PDP）,发白光LED,稀土掺杂玻璃和光纤,长余辉荧光粉及稀土有机荧光材料等方面所面临的机遇和挑战进行评述。     

稀土氟化物微纳米材料制备方法的研究进展

稀土氟化物纳米材料由于其特殊的光、电、磁性质,在光学器件、显示、生物标记、光学晶体等领域有着广泛的应用,已成为材料科学领域的研究热点之一。目前研究者已用沉淀法、微乳液法、水热与溶剂热法、溶胶-凝胶法、微波法、超声波法、前驱体热解法、静电纺丝法等成功地制备出了纳米颗粒、纳米线、纳米膜、多面体纳米晶、复合结构纳米晶、核壳结构纳米材料等稀土氟化物纳米材料。本文总结了上述几种制备方法的研究进展,讨论了其优缺点,并结合课题组在稀土氟化物纳米材料制备方面的工作,对纳米稀土氟化物制备方法的发展方向做了展望。     

稀土抛光粉的生产及应用

综述了稀土抛光粉的各种制造工艺及其在玻璃抛光领域的应用现状，以稀土抛光粉不同的化学成分，粒度，用途等对稀土抛光粉进行了归纳分类，介绍了国内外稀土抛光粉生产企业的产生规律，产品特点，对国内外稀土抛光粉的制备工艺流程进行了归纳，阐述了稀土抛光粉的抛光工艺及抛光机理，重点讨论了稀土抛光粉的应用领域，预测了稀土抛光粉市场的未来，对稀土抛光粉的应用进行了展望。     

核酸适配体功能化的稀土上转换纳米材料在生物检测中的应用

稀土上转换纳米材料可以吸收近红外光并发射出可见光或紫外光,在生物传感领域得到了广泛研究。核酸适配体能高特异性和高亲和性地与靶标物结合,被广泛应用于生物传感、疾病诊断等领域。将稀土上转换纳米材料与核酸适配体结合构建的检测体系,可实现对目标物灵敏、高选择性的检测。本文介绍了近几年核酸适配体功能化的稀土上转换纳米材料在生物小分子、蛋白质、核酸、病原微生物、细胞等方面的应用,并展望了其在分析检测领域的发展前景。     

Scintillation of Sol-Gel Derived Lutetium Orthophosphate Doped with Rare Earth Ions

In this paper, the synthesis, the characterization and the scintillation properties of LuPO₄ doped, with several concentrations of Ce³⁺, Eu³⁺ and Tb³⁺ ions, are presented. These materials have been synthesized by sol-gel process. The purity of powders has been verified by X-Ray diffraction and the results confirm the xenotime structure of all the materials. A thermogravimetric analysis allows the obtention of informations on the crystallisation of LuPO₄ and the study of its evolution from the amorphous to crystalline form. The morphology of the powders has been studied by Scanning Electron Microscopy and shows that the powders are constituted of small particles with narrow size distribution. Optical properties have been studied in order to determine the scintillation performances of these materials. The optima are obtained for Ce³⁺, Eu³⁺ and Tb³⁺ concentration of respectively 0.1, 10 and 5% with high scintillation yields. This study thus confirms the potentialities of these materials as scintillators.     

稀土离子特性与稀土功能材料研究进展

稀土元素是一个包含了由钪、钇与镧系共17种元素的系列统称,它们既具有本质上的物理化学相似性,也具有各自独特和多样的电子结构.从化学水平上讲,稀土离子的特性决定了稀土永磁、磁致冷、超导、热释电、光学制冷、非线性光学、催化等高新技术应用的本质;从材料水平上讲,稀土功能材料是实现这些技术应用的基础.从科技发展要求来讲,稀土功...