稀土上转换发光材料在太阳能电池、近红外防伪、生物应用等领域展示了广泛的应用前景, 但还存在发光效率低、吸收截面小等亟待解决的瓶颈问题。上转换纳米晶的局域电磁场调制是提高其发光强度/效率的最有效的方法之一。本文系统地总结与阐述了近年来国内外在利用贵金属/半导体纳米材料的表面等离子体效应和光子晶体效应诱导上转换增强方面的研究进展。首先介绍了局域场增强上转换发光的基本原理; 在此基础上介绍了关于局域场调制增强上转换发光的主要研究工作; 总结了采用局域场调控获取高效上转换发光的基本规律。

肿瘤标志物的超敏特异性检测对肿瘤患者的早期诊断和治疗以及增加其存活率具有重要的意义。作为新一代的纳米荧光探针, 稀土掺杂上转换纳米晶具有独特的近红外激发的反斯托克斯上转换发光以及长荧光寿命等特征, 被认为是有机染料、稀土螯合物、量子点等传统荧光探针在肿瘤早期诊疗领域最有应用前景的替代者。本文从上转换纳米荧光探针最基础的物理化学性质如控制合成、表面修饰以及发光物理出发, 系统综述了该类材料在肿瘤标志物上转换体外检测方面的最新进展, 并对其未来的发展趋势与努力的方向作了进一步的远景展望。

上转换纳米粒子在近红外光激发下发射紫外/可见/近红外光, 也称为反斯托克斯发射。这一独特的光学性质排除了来自于生物材料的背景荧光和散射光, 为光学生物应用, 如生物成像、光动力学治疗、药物输送等开辟了新的途径。为了实现更好的应用性能, 在许多情况下需要高效率的镧系元素上转换纳米颗粒。一般来说, 上转换纳米粒子的质量往往与其合成方法有关。在这篇综述中, 我们将主要阐述上转换纳米粒子的各种合成过程, 总结了几种获得高发光效率的上转换纳米粒子的有效途径。

上转换发光纳米颗粒是一类遵循反斯托克斯原理的新型发光材料, 具有发光强度高、发光稳定、无组织背景荧光、无光漂白、低毒性以及较好的生物相容性等优点, 其激发光为红外或者近红外光, 活体组织穿透深度高, 在生物医学检测、诊断以及疾病治疗等方面均具有潜在的应用价值。磁共振成像是目前医学临床常用的影像检测手段之一, 具有软组织成像质量高、空间分辨率高、无辐射、无损伤等优点, 在心脑血管、肿瘤等疾病的影像诊断方面具有重要作用。本文将聚焦于近年来稀土上转换发光纳米材料在磁共振影像方面的研究进展, 通过介绍磁共振成像机理、磁共振造影剂的构建、上转换发光纳米材料的设计及在磁共振医学影像、疾病治疗等方面的应用, 并结合我们课题组基于UCNP医学磁共振多模态影像的相关研究进展, 对上转换发光纳米颗粒在磁共振成像方面的应用研究进行探讨和展望。

稀土上转换荧光材料因为其独特的4f电子能级排布所带来的特殊光学、磁性等物理性质而受到研究人员的广泛关注。特别是其独特的反斯托克斯光学性质所带来的近红外激光响应及紫外至近红外光区内丰富的荧光发射性质, 更是被认为在荧光标记、生物成像、光学分析等领域具有重大的应用潜质。近些年, 伴随材料软化学制备方法的进步, 稀土上转换纳米材料的发光性质及其在多个领域内的应用研究取得了很大的进展。本文主要对稀土上转换荧光材料的发光性质调变及其在生物成像以及癌症治疗领域的应用研究进展加以阐述。