稀土摻雜上轉換熒光納米顆粒粒子光學性能研究UCNPs Qds

上轉換發(fā)光是基于雙光子或多光子過程,發(fā)光中心相繼吸收兩個或者多個光子,經(jīng)過無輻射弛豫達到發(fā)光能級,從而躍遷至基態(tài)產(chǎn)生短波長光子,即將低頻率激發(fā)光轉換成高頻率發(fā)射光。

影響稀土氟化物納米材料發(fā)光性能的因素主要是基質材料、敏化劑和激活劑。目前氟化物基質材料研究的主要是XLnF4和LnF3,其中最為常見的是NaYF4和LaF3,聲子能均小于400cm-1,有利于提供合適的晶體場,降低無輻射躍遷的幾率,同時激活劑容易進行摻雜。稀土離子在氟化物中具有較長的壽命,形成更多的亞穩(wěn)能級,產(chǎn)生豐富的能級躍遷。摻雜離子對上轉換的發(fā)光扮演著極為關鍵的角色,當前研究主要集中在Er3+、Tm3+、Ho3+摻雜。稀土Yb3+的激發(fā)光波長是980nm,吸收截面大,是最為常用且有效的上轉換敏化劑。當Yb3+和其它稀土離子共摻雜到材料中,激發(fā)Yb3+離子,能量傳遞引起光子疊加效應使得上轉換發(fā)光效率大大提高。

稀土納米顆粒的發(fā)光不具有量子尺寸效應,相對于尺寸較大的化合物,納米微粒具有更大的比表面積,因此處于表面的激活離子比例也高于相應的體相材料。由于納米顆粒的邊界阻斷作用,能量的共振傳遞也只發(fā)生在單個微粒內部,所以高的猝滅濃度使其性能降低。在稀土納米顆粒外部包覆同質稀土層、二氧化硅以及聚合物是有效提高上轉換發(fā)光效率以及量子產(chǎn)率的方法,同時多層結構還可以豐富發(fā)光色彩。

1： 同質殼 由于低聲子能稀土殼的存在可以減少能量轉移,降低稀土離子的自猝滅,因此在稀土納米顆粒外部包覆同質的材料可以在很大程度上提高發(fā)光效率。Yi等人在摻雜Yb3+、Er3+

的NaYF4納米顆粒外包覆了未摻雜的NaYF4和聚丙烯酸(PAA)后,熒光效率提高7.4倍;NaYF4BYb,Tm@NaYF4@PAA比單純的NaYF4BYb,Tm納米顆粒的熒光增強29.6倍。包覆KYF4的KYF4BYb,Er納米顆粒的發(fā)光效率可以提高25倍。不同合成方法制備的核殼納米顆粒的熒光增強程度是不一樣的,Mai制備的A2NaYF4BYb,Er@A2NaYF4的上轉換熒光效率增強一倍,而B2NaYF4BYb,Er@A2NaYF4的熒光只增加1/2

2 ：異質殼 稀土上轉換納米顆粒包覆異質殼主要是為了獲取水溶性、穩(wěn)定性和分散性更好的材料,同時還可以使其表面富有功能基團。當有機配體是高能的C)H或者C)C,振動就會對鑭系離子的發(fā)光造成嚴重猝滅。不同有機配體對稀土納米顆粒的下轉換發(fā)光略有影響,但對上轉換發(fā)光的影響尚未有報道。異質材料對上轉換氟化物納米顆粒的包覆主要是二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚乙烯亞胺、聚丙烯胺、聚賴氨酸、聚乙二醇衍生物等等,包覆后上轉換熒光有小幅度增強或者沒有明顯變化。

上轉換多色發(fā)光

將Yb、Er、Tm同時摻雜到NaYF4納米顆粒中,在單一波長980nm的激發(fā)下可以得到多色熒光材料。通過調節(jié)摻雜離子的濃度和種類,可以精確控制激發(fā)強度平衡,從而實現(xiàn)從近紅外到可見的復合多色光。此外,在B2NaYF4BYb,Tm外面包覆B2NaYF4BYb,Er結構的納米顆粒也可以獲得從近紅外到可見的上轉換發(fā)光。這種三明治結構的B2NaYF4BYb,Tm@B2NaYF4BYb,Er@B2NaYF4BYb,Tm不僅光譜豐富,而且與單純的B2NaYF4BYb,Tm以及B2NaYF4BYb,Er相比,其量子產(chǎn)率和熒光效率都有所提高

。

多激發(fā)模式發(fā)光

等將油酸配位的LaF3BCe,Tb和NaYF4BYb,Er兩種納米顆粒置于十二烷基硫酸鈉微乳液中,經(jīng)過烷鏈自組裝制備具有上轉換和下轉換雙功能的納米微球,尺寸大約62nm,在254、396、980nm激發(fā)下可以得到不同發(fā)射的熒光,但是顆粒的穩(wěn)定性還有待研究。Hu等通過二氧化硅包覆上轉換納米顆粒,同時在二氧化硅納米顆粒中摻雜異硫氰酸熒光素(FITC),分別可以在980nm波長下激發(fā)上轉換納米顆粒,488nm下激發(fā)FITC,獲得上轉換和下轉換雙模式的納米顆粒,尺寸僅20~22nm,而且二氧化硅提高了生物相容性和穩(wěn)定性,更適合生物應用。

產(chǎn)品列表：

【油酸包裹-脂溶性上轉換納米顆粒】：

價格：1550元/2ml,  2250元/5ml,  3650元/10ml

價格：1850元/2ml,  2850元/5ml,  4850元/10ml

6nm/30nm/400nm Upconversion Nanoparticles witholeic acid coating in toluene

Ex/Em:980nm-540/650nm

6nm/30nm/400nm Upconversion Nanoparticles witholeic acid coating in toluene

Ex/Em:980nm-360/450/470/800nm

35nm Upconversion Nanoparticles with oleicacid coating in toluene

Ex/Em:980nm/1060nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1165nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1310nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1460nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1530nm （近紅外）

40nm Upconversion Nanoparticles with oleicacid coating in toluene

Ex: 800/1532nm   Em: 540/650/980nm  (紅)

10nm Upconversion Nanoparticles with oleicacid coating in toluene Ex/Em:800nm/980nm

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex:800nm   Em: 980nm (近紅外)

10nm/35nm Upconversion Nanoparticles with oleicacid coating in toluene

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex: 800nm   Em: 540/650nm  (綠色)

6nm/30nm Upconversion Nanoparticles with oleicacid coating in toluene

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex: 800nm   Em: 360/450/470/800nm  ( 紫色)

35nm Upconversion Nanoparticles with oleicacid coating in toluene

Ex/Em:800nm/1060nm （近紅外）

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Ex/Em:800nm/1460nm （近紅外）

Ex/Em:800nm/1530nm （近紅外）

【二氧化硅包裹-水溶性上轉換納米顆粒】：

價格：1850元/2ml,  2950元/5ml,  4800元/10ml

價格：2250元/2ml,  3850元/5ml,  5800元/10ml

6nm/30nm/400nm Upconversion Nanoparticles withsilica coating in water

Ex/Em:980nm-540/650nm

6nm/30nm/400nm Upconversion Nanoparticles withsilica coating in water

Ex/Em:980nm-360/450/470/800nm

35nm Upconversion Nanoparticles with silicacoating in water

Ex/Em:980nm/1060nm （近紅外）

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Ex/Em:980nm/1310nm （近紅外）

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40nm Upconversion Nanoparticles with silicacoating in water

Ex: 800/1532nm   Em: 540/650/980nm  (紅)

10nm Upconversion Nanoparticles with silicacoating in water

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex:800nm   Em: 980nm (近紅外)

10nm/35nm Upconversion Nanoparticles with silicacoating in water

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex: 800nm   Em: 540/650nm  (綠色)

6nm/30nm Upconversion Nanoparticles with silicacoating in water

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex: 800nm   Em: 360/450/470/800nm  ( 紫色)

35nm Upconversion Nanoparticles with silicacoating in water

Ex/Em:800nm/1060nm （近紅外）

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Ex/Em:800nm/1530nm （近紅外）

【氨基修飾二氧化硅包裹-水溶性上轉換納米顆粒】：

價格：1850元/2ml,  2950元/5ml,  4800元/10ml

價格：2250元/2ml,  3850元/5ml,  5800元/10ml

6nm/30nm/400nm Upconversion Nanoparticles withsilica coating amine function in water

Ex/Em:980nm-540/650nm

6nm/30nm/400nm Upconversion Nanoparticles withsilica coating amine function in water

Ex/Em:980nm-360/450/470/800nm

35nm Upconversion Nanoparticles with silicacoating amine function in water

Ex/Em:980nm/1060nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1165nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1310nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1460nm （近紅外）

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40nm Upconversion Nanoparticles with silicacoating amine function in water

Ex: 800/1532nm   Em: 540/650/980nm  (紅)

10nm Upconversion Nanoparticles with silicacoating amine function in water

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex:800nm   Em: 980nm (近紅外)

10nm/35nm Upconversion Nanoparticles with silicacoating amine function in water

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex: 800nm   Em: 540/650nm  (綠色)

6nm/30nm Upconversion Nanoparticles with silicacoating amine function in water

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex: 800nm   Em: 360/450/470/800nm  ( 紫色)

35nm Upconversion Nanoparticles with silicacoating amine function in water

Ex/Em:800nm/1060nm （近紅外）

Ex/Em:800nm/1165nm （近紅外）

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Ex/Em:800nm/1460nm （近紅外）

Ex/Em:800nm/1530nm （近紅外）

【聚乙二醇包裹-水溶性上轉換納米顆粒】：

價格：2250元/2ml,  3850元/5ml,  5800元/10ml

價格：2550元/2ml,  4050元/5ml,  6500元/10ml

6nm/30nm/400nm Upconversion Nanoparticles withPEG coating in water

Ex/Em:980nm-540/650nm

6nm/30nm/400nm Upconversion Nanoparticles withPEG coating in water

Ex/Em:980nm-360/450/470/800nm

35nm Upconversion Nanoparticles with PEGcoating in water

Ex/Em:980nm/1060nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1165nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1310nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1460nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1530nm （近紅外）

40nm Upconversion Nanoparticles with PEGcoating in water

Ex: 800/1532nm   Em: 540/650/980nm  (紅)

10nm Upconversion Nanoparticles with PEGcoating in water

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex:800nm   Em: 980nm (近紅外)

10nm/35nm Upconversion Nanoparticles with PEGcoating in water

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex: 800nm   Em: 540/650nm  (綠色)

6nm/30nm Upconversion Nanoparticles with PEGcoating in water

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex: 800nm   Em: 360/450/470/800nm  ( 紫色)

35nm Upconversion Nanoparticles with PEGcoating in water

Ex/Em:800nm/1060nm （近紅外）

Ex/Em:800nm/1165nm （近紅外）

Ex/Em:800nm/1310nm （近紅外）

Ex/Em:800nm/1460nm （近紅外）

Ex/Em:800nm/1530nm （近紅外）

【聚丙烯酸包裹-水溶性上轉換納米顆粒】：

價格：2250元/2ml,  3850元/5ml,  5800元/10ml

價格：2550元/2ml,  4050元/5ml,  6500元/10ml

6nm/30nm/400nm Upconversion Nanoparticles withPAA coating in water

Ex/Em:980nm-540/650nm

6nm/30nm/400nm Upconversion Nanoparticles withPAA coating in water

Ex/Em:980nm-360/450/470/800nm

35nm Upconversion Nanoparticles with PAAcoating in water

Ex/Em:980nm/1060nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1165nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1310nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1460nm （近紅外）

Ex/Em:980nm/1530nm （近紅外）

40nm Upconversion Nanoparticles with PAAcoating in water

Ex: 800/1532nm   Em: 540/650/980nm  (紅)

10nm Upconversion Nanoparticles with PAAcoating in water

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex:800nm   Em: 980nm (近紅外)

10nm/35nm Upconversion Nanoparticles with PAAcoating in water

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex: 800nm   Em: 540/650nm  (綠色)

6nm/30nm Upconversion Nanoparticles with PAAcoating in water

激發(fā)和發(fā)射波長：Ex: 800nm   Em: 360/450/470/800nm  ( 紫色)

35nm Upconversion Nanoparticles with PAAcoating in water

Ex/Em:800nm/1060nm （近紅外）

Ex/Em:800nm/1165nm （近紅外）

Ex/Em:800nm/1310nm （近紅外）

Ex/Em:800nm/1460nm （近紅外）

Ex/Em:800nm/1530nm （近紅外）

我們還可以提供如下：

1：介孔二氧化硅包裹上轉換納米顆粒Upconversion Nanoparticles

2：磷脂PEG活性基團修飾上轉換納米顆粒Upconversion Nanoparticles

3：上轉換納米顆粒UpconversionNanoparticles修飾蛋白

4：上轉換納米顆粒UpconversionNanoparticles修飾多肽

5：上轉換納米顆粒UpconversionNanoparticles修飾抗體