由于掺杂镧系元素的上转换纳米粒子（UCNPs）在红外线激励下具有不闪烁、抗光漂白的冷光特性，它们成为了非常有前景的单分子探针。然而，由于小于50nm的UCNPs发出的弱冷光，其单粒子检测的辐照强度必须在10kW·cm-2以上，这对于活细胞成像是不切实际的。文章中，作者系统地描述了在上百万种不同的入射功率下UCNPs单粒子冷发光的特征，入射功率最低只有8W·cm-2。结果表明，核-壳-壳（CSS）结构（NaYF4@NaYb1-xF4:Erx@NaYF4）比常用的NaY0.78F4：YB0.2Er0.02更亮。这是因为CSS结构具有高含量的感光剂Yb3+，并且存在惰性壳可以防止能量迁移到缺陷上，所以在8W·cm-2的辐照强度下，含8％Er3+的CSS颗粒表现出了150倍的增强发光。此外，作者在文章中揭示了惰性壳体依赖功率的冷发光增强机制，解释了先前单粒子检测所表现出的增强因子之间的矛盾问题。这些更明亮的探针为低辐照强度下细胞和单分子的追踪开辟了道路。

图1 NaYF4@ NaYb0.98F4:r0.02@NaYF4UCNP（核-壳-壳结构）的结构特点

图2 UCL光谱及其寿命

图3 UCNPs的扫描电镜和宽视场荧光图像

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