稀土上/下转换发光杂化纳米材料的合成及其多功能应用研究

In the project, through the combination of chemistry, materials and biology we will develop the assembly techniques to combine the rare-earth upconversion luminescence and downconversion luminescence into one nanomaterial and study the multifunctional applications of the hybrid nanomaterials with upconverion and downconversion luminescence. The main research contents are as follows: to design and synthesize the lanthanide downconversion luminescence complexes with high quantum efficiency; To optimize the preparation of rare-earth upconversion luminescence nanomaterials, and to modify the surface of nanomaterials, making them with good biocompatibility; To combine and assemble the lanthanide complexes and the modified upconversion nanomaterials together, and to achieve multi-color emissions with different excitation wavelengths; To study the fluorescent performances, multimodal bioimaging and sensing applications of the obtained multifunctional hybrid nanomaterials. To provide the theoretical basis and technical support for their applications in the corresponding fields.

本项目通过化学、材料与生物的融合与交叉，发展稀土上/下转换发光融于一体的组装技术，研究具有上/下转换发光的多功能杂化纳米材料的应用等。主要研究内容有：设计与合成具有较高量子效率的稀土下转换发光化合物；优化制备稀土上转换发光纳米材料，并将其进行表面改性使其具有良好生物相容性；将稀土化合物与功能化的稀土上转换发光纳米材料进行复合、组装，得到同时具有上/下转换发光的多功能纳米杂化材料，同时实现多波长激发得到多色发光；深入研究不同上/下转换发光的多功能纳米杂化材料的荧光性能、多模式生物成像及传感应用等，为其在相应领域的应用提供理论依据和技术支持。

本项目通过化学、材料与生物的融合与交叉，合成了一系列稀土配合物功能化的碳点和稀土配合物功能化的二氧化钛介孔材料，并发射出相应稀土离子特征的下转换可见光与近红外光，这一系列材料在生物技术、有机发光器件、激光及光学放大等领域有着潜在的应用价值；发展了一系列表面功能化的稀土上转换发光纳米材料，并进一步采用温和、新颖的方法合成了一系列基于上转换发光的多功能纳米复合材料，这些多功能纳米复合材料成功用于生物成像和治疗的应用研究；此外，我们通过简单的方法成功地制备了一系列稀土纳米粒子修饰的具有双模式上/下转换发光的杂化纳米纸，并考察了其性能和防伪应用研究；发展了罗丹明衍生物功能化的稀土上/下转换发光杂化纳米探针，并用于实现铜离子传感和磁共振成像应用研究。相关工作发表标注该项目编号（21571125）的SCI检索论文20篇（其中通讯作者19篇），其中影响因子IF大于5.0的有11篇；项目执行期间申请有应用前景的发明专利13项，获授权专利8项；培养了6名硕士和1名外国博士 (Solomon T. Dibaba)。. 通过该项目的凝聚，我们形成了一支年轻而充满朝气的团队，尤其为后继研究奠定了良好的基础。在该项目执行期间，项目负责人申请并主持承担了国家重点研发计划-科技部政府间国际科技创新合作重点专项（中国-奥地利，起止时间2016/12-2018/11），通过中奥合作双方互访交流，加深了国际合作交流，提升了团队成员的国际化视野。在后续的研究工作中，我们将进一步深化研究成果，加强合作交流，争取将研究成果用于生物检测、成像和治疗等方面。