构建NaYF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+@NaYF4:Yb3+/Nd3+纳米核壳结构增强Ho3+离子的上转换红光发射

摘要

三阶Ho3+离子的红光发射位于生物组织的"光学窗口"中, 在生物医学领域具有巨大应用前景, 增强其红光发射已成为大家关注热点. 为此, 本文借助外延生长技术构建NaYF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+@NaYF4纳米核壳结构,并在其外壳中引入不同浓度的敏化离子Yb3+和Nd3+离子, 以构建新的能量传递通道, 实现Ho3+离子的上转换红光发射增强. 实验结果表明: 在近红外光980 nm及800 nm激发下, NaYF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+@NaYF4:Yb3+和NaYF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+@NaYF4:Yb3+/Nd3+核壳纳米结构均可实现Ho3+离子的红光发射增强, 最高可增强6.1倍, 主要是由于外壳中的敏化离子可传递更多的激发能给Ho3+离子. 同时, 研究发现在双波长(980 nm +800 nm)共激发下, NaYF4:20％Yb3+/2％Ho3+/12％Ce3+@NaYF4:15％Yb3+/20％Nd3+核壳纳米晶体的红光发射强度明显高于两个单一波长激发下的红光发射强度及其之和, 其原因是由双波长共激发的协同效应所致. 由此可见, 通过引入不同敏化离子构建多模式激发的稀土掺杂纳米核壳结构, 不仅可实现上转换红光发射的增强及激发的有效调控, 且可为进一步拓展该类材料在生物医学、防伪编码、多色显示等领域中的应用提供新思路.