单个纳米粒子中稀土离子间能量传递的调控及应用

在单个纳米粒子中如果能够实现不同稀土离子间能量传递的精确调控，将能够对稀土的发光光谱进行人工裁剪，从而为开发新型复合发光材料提供理论和实验依据，具有非常重要的意义。本课题拟利用壳核技术，通过在单个纳米粒子中构筑多层结构，将特定的稀土离子或离子对掺杂到特定的层中形成活性层，通过调控惰性层的厚度对各活性层之间的距离进行调控，最终实现不同稀土离子间能量传递的控制，并通过各种谱学手段获得稀土离子间能量传递调控的可靠证据和调控规律，为复合发光纳米粒子的制备提供充分的科学依据。最后，在上述工作的基础上，结合表面修饰技术，设计制备生物相容性的兼具下转换和上转换发光的复合发光标记材料。

为获取稀土离子间能量传递调控的证据，以LaF3为基质，Eu3+/Tb3+ 和Ce3+/Tb3+ 离子对为探针，采用分步共沉淀法制备了不同结构的纳米晶（LaF3:Eu3+/Tb3+,LaF3:Eu3+@LaF3:Tb3+, LaF3:Eu3+@LaF3@LaF3:Tb3+, LaF3:Eu3+-LaF3:Tb3+）。对产物的形貌、物相进行了表征。对产物的激发和发射光谱进行了系统的对比分析。实验结果表明，稀土离子间的距离是影响离子间能量传递的重要因素，为后续实验提供了理论基础。.在上述实验基础上，为获得兼具上转换和下转换发光的纳米晶，我们设计了两类具有三层结构的纳米晶（α-NaYF4:Yb,Er@CaF2@CaF2:Eu 和α-NaYF4:Yb,Er@β-NaYF4@β-NaEuF4）。并利用高沸点溶剂中三氟乙酸盐的热分解，采用SLBL法进行了产物的制备，并通过多种表征手段证实了产物的物相和结构。产物发光性能研究结果表明，惰性层可以有效抑制稀土离子间能量的传递，并实现了单个纳米晶的双模发光。