上转换发光材料研究进展和应用

稀土上转换发光纳米材料的制备及其在生物医学成像中的应用一、本文概述随着科技的快速发展，稀土上转换发光纳米材料（Upconversion Luminescent Nanomaterials, UCNMs）因其在生物医学成像领域的独特优势，日益受到研究者们的关注。

本文旨在深入探讨稀土上转换发光纳米材料的制备方法，并系统阐述其在生物医学成像中的应用。

我们将从材料合成的角度出发，详细介绍不同制备方法的优缺点，以及如何通过优化制备过程来提高纳米材料的性能。

我们还将重点分析稀土上转换发光纳米材料在生物医学成像中的实际应用，包括其在细胞标记、活体成像以及疾病诊断等方面的最新研究进展。

通过本文的阐述，我们期望能够为读者提供一个全面、深入的视角，以理解稀土上转换发光纳米材料在生物医学成像领域的发展现状和未来趋势。

二、稀土上转换发光纳米材料的制备稀土上转换发光纳米材料，作为一种独特的纳米发光材料，其独特的发光性质使其在生物医学成像领域具有广阔的应用前景。

制备这种纳米材料的关键在于精确控制其组成、形貌和尺寸，以实现高效的上转换发光性能。

一般来说，稀土上转换发光纳米材料的制备主要包括以下几个步骤：选择合适的稀土离子作为发光中心，如Er³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺等，这些离子具有丰富的能级结构和独特的发光特性。

选择合适的基质材料，如NaYF₄、NaLuF₄等，这些基质材料具有良好的化学稳定性和较高的声子能量，有利于实现高效的上转换发光。

在制备过程中，通常采用溶液法、热分解法、溶胶-凝胶法等化学方法来合成稀土上转换发光纳米材料。

其中，热分解法是一种常用的制备方法，它通过高温热解稀土离子的有机盐，得到高质量的纳米晶体。

为了进一步提高上转换发光性能，研究者还常常采用表面修饰、核壳结构等方法对纳米材料进行改性。

在制备过程中，还需要注意控制实验条件，如反应温度、反应时间、溶剂种类等，以实现对纳米材料形貌、尺寸和发光性能的有效调控。

关于上转换发光材料的报告上转换发光，即:反-斯托克斯发光(Anti-Stokes)，由斯托克斯定律而来。

斯托克斯定律认为材料只能受到高能量的光激发，发出低能量的光，换句话说，就是波长短的、频率高的材料激发出波长长的、频率低的光。

比如紫外线激发发出可见光，或者蓝光激发出黄色光，或者可见光激发出红外线。

但是后来人们发现，其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果，于是我们称其为反斯托克斯发光，又称上转换发光。

其原理有激发态吸收(ESA)、能量传递上转换(ETU)和光子雪崩(PA)三种。

上转换纳米颗粒通常由无机基质及镶嵌在其中的稀土掺杂离子组成。

尽管理论上大多数稀土离子都可以上转换发光，而事实上低泵浦功率(10W/cm2)激发下，只有和作为激活离子时才有可见光被观察到，原因是这些离子具有较均匀分立的能级可以促进光子吸收和能量转移等上转换所涉及的过程。

为了增强上转换效率，通常作为敏化剂与激活剂一同掺杂，因其近红外光谱显示其有较宽的吸收域。

作为一条经验法则，为了尽量避免激发能量因交叉弛豫而造成的损失，在敏化剂-激活剂体系中，激活剂的掺杂浓度应不超过2%。

上转换过程的发生主要依赖于掺杂的稀土离子的阶梯状能级。

然而基质的晶体结构和光学性质在提高上转换效率方面也起到重要作用，因而基质的选择至关重要。

用以激发激活离子的能量可能会被基质振动吸收。

基质晶体结构的不同也会导致激活离子周围的晶体场的变化，从而引起纳米颗粒光学性质的变化。

优质的基质应具备以下几种性质:在于特定波长范围内有较好的透光性，有较低的声子能和较高的光致损伤阈值。

此外，为实现高浓度掺杂基质与掺杂离子应有较好的晶格匹配性。

综上考虑，稀土金属、碱土金属和部分过渡金属离子的无机化合物可以作为较理想的稀土离子掺杂基质。

尽管目前UC颗粒已有许多合成方法，为了得到高效的UC发光产品，许多研究仍致力于探寻合成高晶化度的UC颗粒。

具有较好晶体结构的纳米颗粒，其掺杂离子周围有较强的晶体场，且因晶体缺陷而导致的能量损失较少。

“稀土上转换发光纳米材料”资料合集目录一、稀土上转换发光纳米材料的应用二、稀土上转换发光纳米材料用于近红外光激发的光动力治疗联合肿瘤基因治疗的研究三、稀土上转换发光纳米材料用于小动物成像研究四、稀土上转换发光纳米材料及生物传感研究进展五、稀土上转换发光纳米材料的制备及生物医学应用研究进展六、稀土上转换发光纳米材料的制备及其在生物医学成像中的应用稀土上转换发光纳米材料的应用随着社会的快速发展，能源问题已成为全球关注的焦点。

太阳能作为一种清洁、可再生的能源，具有巨大的开发潜力。

有机太阳能电池作为一种新型的太阳能电池，因其独特的优点和潜在的应用前景，受到了广泛关注。

本文将对有机太阳能电池的研究现状与进展进行简要概述。

有机太阳能电池是一种利用有机材料制成光电转换器件的太阳能电池。

相较于传统的硅基太阳能电池，有机太阳能电池具有质量轻、可弯曲、制备工艺简单等优点。

同时，有机材料种类繁多，可选择性广，有助于实现低成本、高性能的太阳能电池制备。

目前，有机太阳能电池的研究主要集中在以下几个方面：材料设计：针对有机太阳能电池的光电转换效率、稳定性等性能指标，设计并合成新型有机材料是关键。

研究人员通过分子设计、材料掺杂等技术手段，不断提高有机材料的吸收能力、电荷传输性能和稳定性。

界面工程：界面结构对有机太阳能电池的性能具有重要影响。

研究人员通过优化电极界面、活性层与电极之间的界面结构，降低界面电阻，提高电荷的收集效率。

器件结构：器件结构是影响有机太阳能电池性能的重要因素之一。

目前常见的器件结构有单层结构、双层结构和多层结构等。

研究人员通过优化器件结构，提高光电转换效率和稳定性。

工艺优化：制备工艺对有机太阳能电池的性能和成本具有重要影响。

研究人员通过优化制备工艺，实现低成本、高效、大规模的制备。

近年来，有机太阳能电池的研究取得了显著进展。

在材料设计方面，新型有机材料不断涌现，光电转换效率得到了显著提升。

在界面工程和器件结构方面，通过优化设计，提高了电荷的传输和收集效率，同时降低了能量损失。

上转换发光材料及发光效率研究及展望在现代的光电子技术领域，上转换发光材料是一种十分重要的材料，其可以将低能量的光转换为高能量的光，并且具有高效率的特点。

上转换发光材料在LED制造、激光技术以及生物分析等领域都有着广泛的应用，并且在未来还有很大的发展潜力。

上转换发光材料的主要原理是通过吸收低能量的光，并将其能量由非辐射跃迁转移到高能级激发态，从而发射出高能量的光。

一种常见的上转换发光材料是稀土离子掺杂材料，如YAG：Ce材料。

在这个材料中，铈离子可以吸收紫外光，并将其转移到高能级的氧空位，然后通过辐射跃迁释放出蓝光。

为了提高上转换发光材料的发光效率，目前的研究主要集中在两个方面：一是优化材料的结构和组分，二是改善能量传输的过程。

对于材料的结构和组分的优化，研究人员通过调节材料的晶格结构、掺杂浓度以及添加辅助剂等方式来提高发光效率。

例如，研究人员改变YAG材料的晶格结构，将其转变为纳米晶体，可以增强材料的上转换发光效率。

此外，通过调节掺杂浓度和添加适量的辅助剂，也可以有效地改善材料的上转换效果。

另一方面，改善能量传输的过程也是提高上转换发光效率的关键。

目前，研究人员主要采用能量转移杂化的方法来实现高效能量传输。

通过将异质结构、量子点等功能层引入上转换发光材料中，可以实现能量转移的优化，从而提高发光效率。

例如，在稀土离子掺杂材料中引入量子点层，可以实现能量级间的匹配，从而提高发光效率。

展望未来，上转换发光材料的研究还有很大的发展潜力。

一方面，随着材料科学与纳米技术的不断发展，研究人员可以设计和合成更加高效的上转换发光材料。

另一方面，随着激光技术、光通信以及生物分析等领域的快速发展，对于高效的发光材料的需求不断增加，这将进一步推动上转换发光材料的研究。

综上所述，上转换发光材料是一种具有广泛应用前景和发展潜力的材料。

通过优化材料的结构和组分以及改善能量传输的过程，可以提高材料的发光效率。

展望未来，上转换发光材料的研究将在材料设计和合成、激光技术等领域取得更大的突破，为光电子技术的发展做出更大的贡献。

上转换发光纳米粒子表面修饰及应用研究进展梁紫璐;毕水莲;罗永文;王宗源【摘要】Because of upconversion fluorescent nanoparticles technology which is the fast, accurate and effi-cient detection of the harmful factors in the food, it has become a hot spot of food inspection detection technolo-gy. The surface modification and preparation methods of the upconverting nanoparticles have become the key to the application of the technology in food inspection. This paper reviewed synthesis method and the surface modi-fication of the upconverting nanoparticles, and the application of the surface modification of the upconverting nanoparticles in food inspection.%由于上转换发光纳米技术能够快速、准确、高效的检测食品中的危害因素,因此成为了食品安全检测技术研究的热点.上转换发光纳米粒子的合成与表面修饰是上转换发光纳米技术在食品安全检测中运用的关键.因此介绍上转换发光纳米粒子的合成方法和表面修饰,以及在食品安全检测中上转换发光纳米材料表面修饰的应用情况.【期刊名称】《食品研究与开发》【年(卷),期】2017(038)019【总页数】5页(P216-220)【关键词】上转换发光纳米技术;上转换发光纳米粒子;表面修饰;食品安全检测【作者】梁紫璐;毕水莲;罗永文;王宗源【作者单位】广东药科大学食品科学学院,广东中山528458;广东药科大学公共卫生学院,广东广州510006;广东药科大学食品科学学院,广东中山528458;华南农业大学兽医学院,广东广州510642;广东药科大学食品科学学院,广东中山528458【正文语种】中文Abstract：Because of upconversion fluorescent nanoparticles technology which is the fast，accurate and efficient detection of the harmful factors in the food，it has become a hot spot of food inspection detection technology.The surface modification and preparation methods of the upconverting nanoparticles have become the key to the application of the technology in food inspection.This paper reviewed synthesis method and the surface modification of the upconverting nanoparticles，and the application of the surface modification of the upconverting nanoparticlesin food inspection.Key words：upconversion fluorescent nanoparticles technology；upconverting nanoparticles； surface modification；food inspection上转换发光纳米材料（Upconverting Nanoparticles，UCNPs）是将长波长激发光转换成短波长发射光的新型荧光探针材料，具有独特的发光性质和良好的化学稳定性。

上转换发光材料的制备、性能及应用研究上转换发光材料是一种具有广阔应用前景的新兴材料。

本文将介绍上转换发光材料的制备方法、性能特点以及其在不同领域中的应用研究进展。

上转换发光材料是一种能够将低能量的激发光转换为高能量的发光现象的材料。

它与传统的下转换发光材料不同，后者是将高能量的激发光转换为低能量的发光。

上转换发光材料在生物医学成像、显示技术、能源转换等众多领域具有广泛的应用前景。

上转换发光材料的制备主要包括物理法和化学法两种方法。

物理法主要利用高能粒子注入或离子注入的方式在晶格中引入能级，从而实现上转换发光。

化学法则是通过掺杂或配位原子的方式，改变晶格结构或能带结构，实现上转换发光效果。

这两种制备方法各有特点，可以根据具体需求选择合适的方法。

上转换发光材料的性能特点主要体现在以下几个方面。

首先，上转换发光材料具有较高的上转换效率，能够将低能量的激发光转换为高能量的发光，从而提高能量利用效率。

其次，上转换发光材料具有较宽的光谱范围，可以实现多色发光，满足不同应用的需求。

另外，上转换发光材料具有较长的激发寿命，对于进行长时间激发发光的应用具有较大优势。

最后，上转换发光材料还具有较高的光学稳定性和化学稳定性，能够在不同环境下稳定发光，具有较长的使用寿命。

在生物医学成像领域，上转换发光材料被广泛应用于生物标记和活体成像。

由于其较长的激发寿命和较宽的光谱范围，上转换发光材料可以通过激发发光的方式实现对生物样本的高对比度成像。

同时，上转换发光材料具有较高的光学稳定性和化学稳定性，能够在生物体内稳定发光，对生物体无毒副作用。

在显示技术领域，上转换发光材料能够实现全彩色显示。

由于其较宽的光谱范围，上转换发光材料可以发射多种颜色的发光，从而实现更丰富的显示效果。

另外，由于其较高的光学稳定性和化学稳定性，上转换发光材料能够在长时间使用中保持较好的显示效果。

在能源转换领域，上转换发光材料被应用于太阳能电池和发光二极管中。

上转换发光材料研究进展与应用近年来，上转换发光材料作为一种新型发光材料，在光学领域展现出了巨大的潜力。

其独特的能量转换机制使其在光电子学、显示技术和生物荧光成像等领域得到了广泛的应用和研究。

本文将介绍上转换发光材料的研究进展以及其在各个领域中的应用。

上转换发光材料是一种在外界激发下能将低能量光转换为高能量光的材料。

这种能量转换机制是通过将两个或多个低能量光子吸收而形成的。

在激发过程中，一个或多个电子从基态跃迁到激发态，然后释放出一个高能量光子来进行光致发光。

因此，相比于传统的发光材料，上转换发光材料具有更高的效率和更宽的发光波段范围。

上转换发光材料的研究进展得益于近年来对材料设计和合成技术的持续发展。

例如，通过改变晶体结构和化学组成，可以调控发光材料的能带结构和能量转换过程。

此外，利用纳米材料和量子点等新型结构也使得上转换发光材料的效率和发光特性得到了显著提升。

在激光技术方面，上转换发光材料是一种潜在的替代品。

由于其能够将多个低能量激光束转换为高能量激光束，上转换发光材料被广泛应用于频率倍频、调频和调制激光等领域。

此外，上转换发光材料还可用于制备光学放大器、光学透镜、摄像头和激光指示器等。

在显示技术方面，上转换发光材料可以用于提高显示器的颜色饱和度和亮度。

通过将上转换发光材料掺杂到液晶显示器或有机发光二极管中，可以实现更宽的发光波长范围和更高的发光效率。

此外，上转换发光材料还可以用于柔性显示器的制备，提供更大的设计灵活性和机械稳定性。

在生物荧光成像方面，上转换发光材料也正在发挥着重要作用。

由于其较长的发光寿命和较小的自发发光背景，上转换发光材料可以提高荧光成像的分辨率和对比度。

这使得其在生物领域的细胞成像、分子探测和医学诊断等方面具有广阔的应用前景。

总之，上转换发光材料作为一种新型的发光材料，具有高效率、宽波段和独特的光致发光特性。

在激光技术、显示技术和生物荧光成像等领域，上转换发光材料正在得到广泛的研究和应用。

第37卷第9期2009年9月化　工　新　型　材　料N EW CH EMICAL MA TERIAL S Vol 137No 19・5・基金项目:国家自然科学基金(20876002),北京市自然科学基金重点项目(2091002),北京市自然科学基金(2082009),北京市属高等学校人才强教计划资助项目作者简介:杜海燕(1956-),女,教授,从事功能材料的研究。

联系人:孙家跃(1955-),男,教授,博导,从事无机功能材料的研究。

上转换发光材料及发光效率研究及展望杜海燕　杨志萍　孙家跃3(北京工商大学化工学院,北京100037)摘　要　综述了上转换发光材料的进展。

介绍了上转换发光的基本机制,较新的上转换发光材料,并分析了发光效率的影响因素。

对上转换发光材料的发展进行了展望。

关键词　上转换,稀土离子,发光材料R esearch status and prospect of upconversion luminescencematerials and luminescence eff iciencyDu Haiyan Yang Zhiping Sun Jiayue(School of Chemical Engineering ,Beijing Technology and Business U niversity ,Beijing 100037)Abstract The research progress of upconversion luminescence materials were summarized ,the basic mechanisms ofupconversion luminescence and the sorts of upconversion luminescence materials were introduced.The factors affecting the luminescence efficiency was analyzed.The development of upconversion luminescence materials were prospected.K ey w ords upconversion ,rare earth ion ,luminescence material 大多数稀土发光材料是利用稀土离子吸收高能量的短波辐射,发出低能量长波辐射的Stokes 效应。

稀土掺杂量子剪裁和上转换发光材料的制备及应用进展孙容瑾;邱培宇;张春雷;高国;崔大祥【摘要】Due to their special electronic configurations, rare earth elements have excellent optical properties, which make them a treasure of new luminescent materials. Recently, in the lighting, display, analysis, testing and other areas, rare earth luminescent materials have been widely used. The knowledge gained thus far has allowed the development of various rare earth luminescent materials, such as rare earth long after-glow phosphors and rare earth complexes luminescent materials. Herein two kinds of new rare earth luminescent materials are introduced. They are rare earth doped“quantum cutting” light-emitting materials with efficient down-conversion efficiency and rare earth doped“up-conversion” light-emitting nanocrystals with great potential in the biomedical field. The emitting mechanisms of the two luminescent materials are described, and the progress of preparation and application is highlighted.%稀土元素特殊的电子构型，使其具有优异的光性能，成为新的发光材料的宝库。

稀土上转换发光材料
稀土上转换发光材料是一种新型材料，具有低毒性、化学稳定性高、光稳定性优异、发射带窄、发光寿命长、光穿透力强、对生物组
织几乎无损伤、无背景荧光等优点，广泛应用于防伪识别、生物医
药、太阳能电池及照明等领域。

掺杂离子在制备上转换发光材料中扮演着极为重要的角色，当前掺杂研究主要集中在Yb3+、Eu3+ 和Er3+。

研究者采用水热合成法制备NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子，再通过X射线衍射、扫描电子显微镜及透射电子显微镜对它的尺寸、形貌和结晶度等方面进行研究。

实验表明，NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子在防伪识别方面具有稳定性、可靠性等特点，但仍受到影响程度可控的自然环境因素影响。

综合来看，其在防伪领域有着很大的应用前景。

有机上转换发光材料
有机上转换发光材料是一种新型材料，以其独特的性能引起广泛关注。

这种材料在光电子技术、生物成像、发光器件、显示技术等领域具有
广泛的应用前景。

本文将介绍有机上转换发光材料的基本原理、制备
方法、应用前景等方面内容。

有机上转换发光材料的基本原理是通过分子内的反转换(t-T)，将传统
发光方式由荧光(F)转变为磷光(P)。

在传统的荧光材料中，电子在吸收光子后，在几纳秒的时间内就退回到基态并释放出光子。

而在有机上
转换发光材料中，电子在吸收光子后，被激发到t-T的激发态，然后
在过渡态上停留更长的时间，进而释放出更多的光子，从而达到更高
的光效。

在制备有机上转换发光材料时，可以采用微波辐射、溶液混合等不同
的方法。

其中，以微波辐射为主的绿色制备方法具有快速、高效、晶
体品质好等优点。

通过采用不同的制备方法，可以得到不同形态、不
同性能的材料。

在应用方面，有机上转换发光材料具有广泛的应用前景。

在光电子技
术中，可以用于发光器件和太阳能电池等领域。

在生物成像方面，这种材料的稳定性和降低轻碳污染的特性，使其成为细胞成像等方面的理想材料。

在显示技术方面，这种材料的高发光效率和宽波长调制范围，也使其具有广泛的应用前景。

综上所述，有机上转换发光材料作为一种新型材料，具有独特的性能和广泛的应用前景。

在未来，随着科技的不断发展，这种材料将会有更广泛的应用。

上转换发光的原理和应用1. 上转换发光的概念上转换发光是一种光学现象，指的是在某些材料或器件中，输入的能量会被吸收后转换成更高能量的光发射出来。

通过这种方式，可以实现光的能量增强和颜色变化，从而在各种领域中得到广泛应用。

2. 上转换发光的原理上转换发光的原理主要涉及到光的吸收、激发和发射过程。

2.1 吸收过程当光通过材料或器件时，会被其中的某些分子或离子吸收。

光的能量会被吸收后，分子或离子的能级会发生跃迁，进入到更高的能级。

2.2 激发过程被吸收的光能激发了分子或离子的电子，使其从基态跃迁到激发态。

在激发态中，电子处于相对不稳定的状态，并且会迅速回到稳定的基态。

2.3 发射过程当电子从激发态回到基态时，会释放出能量。

这个过程可以通过发射光子的方式来实现，而这些发射出的光子具有更高的能量和频率。

3. 上转换发光的应用上转换发光技术在很多领域中都有重要的应用，下面列举了其中一些主要的应用：3.1 激光技术上转换发光技术可以用于激光器的增益介质。

通过吸收低能量的光并上转换为高能量的光，在光谱范围内增强光的强度和颜色。

3.2 LED照明上转换发光材料被应用于LED照明领域，可以提高LED的发光效率和色彩表现。

通过上转换发光材料的辐射转换过程，可以将LED发出的部分低能量光转换为高能量光，提高光的亮度和色温。

3.3 生物荧光标记上转换发光的材料可以用于生物荧光标记。

在生物分子中引入上转换发光材料，可以实现对生物过程的观测和研究。

3.4 太阳能电池上转换发光材料在太阳能电池中的应用也引起了广泛关注。

通过将太阳能光谱中的低能量光上转换为高能量光，可以提高太阳能电池的能量转换效率。

3.5 其他应用除了以上列举的应用，上转换发光技术还在荧光显示、生物医学成像、通信技术等领域有着重要的应用。

随着研究的深入，上转换发光技术在更多领域中的应用前景将会得到拓展。

4. 总结上转换发光作为一种重要的光学现象，其原理和应用在科学、工程和医学等领域中具有很大的意义。

稀土上转换发光材料的应用稀土是指周期表中镧系元素和钇、铈、铕等元素的统称，它们具有重要的物理和化学特性，因此在许多高科技领域得到广泛应用。

其中，稀土上转换发光材料也是一种应用广泛的稀土材料。

稀土上转换发光材料是一种新型的光谱转换材料，能够将紫外或蓝光激发成强烈的可见光或红外光，具有较高的荧光效率和发光强度。

在实际应用中，稀土上转换发光材料广泛应用于LED、荧光显示器、光纤通讯、激光、太阳能电池等领域。

首先，稀土上转换发光材料在LED领域中应用广泛。

LED是一种新型的节能照明产品，能够有效替代传统的白炽灯和荧光灯，在能耗和环保方面具有明显优势。

稀土上转换发光材料作为LED的关键材料之一，能够提高LED的亮度和颜色准确度，使得LED的应用范围更加广泛。

其次，稀土上转换发光材料在荧光显示器领域中也具有重要的应用。

荧光显示器是现代电子产品中常见的显示器类型，如液晶电视、电脑显示器、手机屏幕等。

稀土上转换发光材料在荧光显示器中作为发光层的一部分，能够提高显示器的亮度和色彩鲜艳度，使得人眼可视效果更加舒适。

另外，稀土上转换发光材料在激光领域中也被广泛应用。

激光是现代科技中的一项重要技术，广泛应用于医疗、通讯、制造等领域。

稀土上转换发光材料能够增强激光的波长范围和光谱功率密度，提高激光的输出效率和质量。

最后，稀土上转换发光材料还在太阳能电池领域中被广泛应用。

太阳能电池是一种新型的清洁能源技术，能够有效地解决传统能源短缺和环境污染等问题。

稀土上转换发光材料作为太阳能电池的关键材料之一，能够提高太阳能电池的转换效率，使得太阳能电池在实际应用中更加有效。

总之，稀土上转换发光材料是一种应用广泛的稀土材料，其在LED、荧光显示器、激光、太阳能电池等领域中都具有重要的应用价值。

随着科技的不断发展，稀土上转换发光材料的应用前景将越来越广阔。

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·16·2017年第19期文章编号：2095－6835（2017）19－0016－04上转换发光材料在肿瘤治疗上的研究进展＊梁旭华1，程升晨1，王晨阳1，赵盟1，缪情俄1，杜亦博2（1.商洛学院生物医药与食品工程学院，陕西商洛726000；2.陕西省商洛中学，陕西商洛726000）摘要：上转换发光是一种将2个或多个低能量泵浦光子转换成一个高能量输出光子的非线性过程。

由于其特殊的上转换机制，上转换发光纳米材料有许多独特的优点，比如高灵敏度、高信噪比、优异的光和物理化学稳定性、较强的组织穿透能力、对生物组织无损伤、无背景荧光干扰等，因此，它在生物医学方面受到了高度关注，并迅速成为非常活跃的研究对象之一。

针对上转换发光材料在肿瘤治疗比如光动力学治疗、光热治疗和药物靶向输送等领域的应用做一重点综述，以期为稀土上转换发光材料的应用研究提供理论参考。

关键词：上转换发光；肿瘤治疗；光学治疗；药物靶向输送中图分类号：TQ460.4文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2017.19.016上转换发光（Upconversion luminescence，UCL）是一种反斯托克斯定律的发光现象，是指发光离子吸收2个或者多个低能量的光子跃迁到发光能级的激发态，在返回基态时产生一个高能量光子的发光现象。

简单地说，就是将低能量的长波长激发光转换为高能量的短波长发射光的现象。

最常见的UCL是指掺杂稀土元素后能够在近红外光激发下发射出可见光的稀土掺杂UCL材料。

UCL纳米材料是纳米材料学科非常重要的一个分支，除了具有纳米材料的介观特性以外，它还具有许多独特的优点，比如高灵敏度、高信噪比、优异的光和物理化学稳定性、红外区激发、无背景荧光干扰、对生物组织无损伤和较强的组织穿透能力等，在生物医学领域有广泛的应用前景[1]。

上转换发光应用介绍上转换发光（Upconversion luminescence）是一种非线性光学过程，在这个过程中，低能量的光通过激发被吸收，然后发射出高能量的光。

这种发光过程有很多应用，包括生物成像、光伏和激光。

本文将介绍上转换发光的原理、应用和未来发展方向。

生物成像是上转换发光的一个重要应用领域。

传统的荧光探针在生物成像中存在一些问题，例如自发发光、局限性和光淬火等，而上转换荧光探针则可以克服这些问题。

上转换发光的发射波长通常在可见光区域，避免了组织深度限制的问题。

同时，它具有较长的寿命和较高的荧光量子产率，可以提供更好的图像质量和对比度。

光伏是另一个重要的应用领域。

光伏器件通常只能利用来自太阳光谱的一部分光能，而上转换发光可以将太阳光谱中的低能量光转换为高能量光，在光伏器件中增加额外的能量转换。

这种效应可以提高太阳能电池的效率，并实现更高的光电转换率。

激光也是上转换发光的另一个重要应用领域。

由于上转换发光具有较窄的发射谱带和较短的寿命，因此可以用作激发激光器的光源。

通过将上转换发光材料与其它激光器结合使用，可以实现更高的激光功率和更宽的发射谱带。

此外，上转换发光还在光存储、光通信和生物传感等领域有着广泛的应用。

上转换发光可以提高光存储系统的数据写入速度和容量，并实现更高的数据读写精度。

在光通信中，上转换发光器件可以提供更高的光传输效率和更长的传输距离。

在生物传感中，上转换发光探针可以用于检测和定量生物分子、细胞和组织等。

未来，上转换发光的发展方向包括材料的优化和新型探针的开发。

目前已经有一些上转换发光材料，如掺铒、铕或钇等稀土离子的材料，但还存在一些问题，如能量传输效率不高和材料稳定性较差等。

因此，未来的研究重点应该放在开发更高效和稳定的上转换材料上。

此外，新型的上转换发光探针也是一个重要的发展方向。

这些探针可以根据特定的需求进行设计，例如在不同波长下发射或响应不同的生物分子。

总之，上转换发光是一种非线性光学过程，具有广泛的应用领域，包括生物成像、光伏和激光等。

上转换发光材料报告发光材料是一类特殊的材料，其能够通过吸收能量并将其转换为可见光。

这种材料具有广泛的应用领域，包括照明、显示技术、荧光探针等。

上转换发光材料是一种在能谱中吸收较短波长的光，然后辐射出较长波长的光的材料。

下面的报告将探讨上转换发光材料的原理、制备方法以及应用领域。

上转换发光材料的原理是基于荧光共振能量转移的过程。

当上转换材料吸收较短波长的光时，其能级会上升到一个高能态。

然后，这个高能态会通过与另外一个低能态的材料接触来转移能量。

转移能量的过程中，原本处于低能态的材料会上升到一个高能态，并发射出一个较长波长的光子，即上转换光。

制备上转换发光材料的方法有多种，其中最常见的是溶液法和固相法。

溶液法是将上转换材料的前体物质溶解在适当的溶液中，然后通过加热或者其他方式进行结晶，最终得到上转换发光材料。

固相法则是将上转换材料的前体物质混合在一起，并通过高温处理使其相互反应生成上转换发光材料。

此外，还有一些其他的方法，如气相沉积法、脉冲激光沉积法等。

上转换发光材料在许多领域具有广泛的应用，其中最重要的应用之一是照明领域。

传统的照明方法往往会消耗大量的能源，而上转换发光材料可以将较短波长的光转化为可见光，从而提高能源利用率。

此外，上转换发光材料还在显示技术中得到了广泛的应用。

例如，一些荧光剂被用于增强液晶显示屏的亮度和颜色饱和度。

另外，上转换发光材料还可以应用于荧光探针领域。

通过将上转换材料与特定的生物分子结合，可以实现对生物样品的高灵敏度检测。

总结起来，上转换发光材料是一类具有特殊光学性质的材料，它能够将较短波长的光转换为较长波长的光。

制备上转换发光材料的方法有多种，如溶液法和固相法。

这种材料在照明、显示技术以及荧光探针等领域有着广泛的应用前景。

随着技术的进一步发展，相信上转换发光材料在各个领域将发挥越来越重要的作用。

上转换发光（Upconversion Luminescence，UCL）是一种具有特殊光学性质的发光材料，它能够将低能量的光转换成高能量的光，从而使荧光强度增强。

近年来，上转换发光材料在生物医学成像、生化传感、光催化等领域展现出了巨大的应用潜力。

在本文中，我们将对上转换发光原理、材料与应用进行深入的综述，帮助读者全面了解这一领域的最新进展和发展趋势。

一、上转换发光原理上转换发光原理是一种非线性光学过程，它基于能级跃迁和能量转移的原理。

当上转换材料受到辐射光激发时，发生能级跃迁，从而使得低能级的光子被转换成高能级的光子。

这一过程可以通过多种机制实现，包括能级跃迁、受激辐射和多光子吸收等。

通过精心设计材料的结构和成分，可以实现不同波长的上转换发光，从可见光到近红外光甚至紫外光。

二、上转换发光材料目前已经发现的上转换发光材料种类繁多，包括稀土离子掺杂的纳米颗粒、配位聚合物、过渡金属配合物等。

这些材料在上转换发光过程中具有不同的光学特性和应用潜力。

稀土离子掺杂的纳米颗粒具有较高的上转换效率和发光稳定性，适用于生物医学成像和生化传感。

而配位聚合物和过渡金属配合物则具有较宽的光学带隙，适用于光催化和光储能等领域。

三、上转换发光应用上转换发光材料在生物医学成像、生化传感、光催化、光储能等领域具有重要的应用价值。

在生物医学成像方面，上转换发光材料可以实现多模态成像，同时具有较高的空间分辨率和深度穿透能力，有望成为下一代生物成像技术的主要发展方向。

在生化传感方面，上转换发光材料可以实现高灵敏度和高选择性的生化分析，有望应用于临床诊断和药物筛选等领域。

在光催化和光储能方面，上转换发光材料可以实现可见光响应的高效能量转换，具有巨大的环境和能源应用前景。

四、个人观点与展望从我个人的角度来看，上转换发光作为一种新型发光材料，具有广阔的应用前景和科研价值。

我认为，未来上转换发光材料将在生物医学成像、生化传感、光催化、光储能等领域发挥重要作用，并引领光学材料和光电器件的发展方向。