[发明专利]镱铒共掺氟化钇钠纳米晶中敏化离子和激活离子能级无辐射弛豫系数的测量方法

说明书

镱铒共掺氟化钇钠纳米晶中敏化离子和激活离子能级无辐射弛豫系数的测量方法，本发明属于稀土掺杂上转换纳米晶的荧光成像应用领域，它为了解决目前现有无法测量稀土离子能级无辐射弛豫系数W的问题。测量方法：首先制备核壳壳结构纳米晶，中心是NaYF₄核，在其外侧包覆NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺发光层，最外层NaYF₄屏蔽壳层，得到核壳壳结构纳米晶，测量纳米晶敏化离子和激活离子的时间分辨光谱曲线，得到敏化和激活离子寿命值。根据能级辐射理论跃迁几率A＝A₀+W，分别得到敏化和激活离子的能级无辐射弛豫系数。本发明给出环境和能级无辐射弛豫系数之间的关系，确定最佳的屏蔽壳层厚度，从而提高稀土离子的上转换发光效率。

技术领域

本发明属于稀土掺杂上转换纳米晶的荧光成像应用领域，具体涉及NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺中敏化离子Yb³⁺和激活离子Er³⁺的能级无辐射驰豫系数的测量方法。

背景技术

稀土掺杂氟化物纳米晶具有独特的性质，如光谱丰富，无自体荧光，无光漂白，无毒性等，在生物医学领域领域，尤其是生物荧光成像方面具有潜在的应用价值。近年来，稀土掺杂上转换纳米晶备受关注，尤其是NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米晶，上转换过程需要采用980nm近红外光激发，生物组织透过窗恰好在此范围内(800nm-1100nm)，对980nm光的吸收很低，激发光的组织透过性好，可以实现深组织成像。然而，稀土离子上转换发光中能量传递过程复杂，上转换发光效率很低，直接影响了荧光成像效果。

环境是影响上转换发光效率的一个重要因素，因为环境中的高能振动基团与粒子表面不饱和化学键相互作用，产生多声子辅助的无辐射弛豫过程，严重的影响了发光效率。目前，最有效的减小无辐射弛豫提高发光效率的方法是在纳米晶表面进行包覆，通过包覆可以减少表面缺陷，同时降低纳米晶表面不饱和化学键与环境中高能振动基团的相互作用。因此，包覆成为了屏蔽外界环境干扰的最主要方法。但大多数的报道的稀土上转换纳米粒子的包覆厚度都是经验值，很难准确的消除环境引起的无辐射弛豫过程。环境影响发光效率归结为环境影响了发光离子能级跃迁几率中的无辐射弛豫系数W。如果不从根本上理解和测量W，就很难准确的消除环境的干扰。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前现有无法(难以)测量稀土离子能级无辐射弛豫系数W的问题，而提出通过核壳壳(NaYF₄/NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺/NaYF₄)特殊的纳米结构，来调节外界环境对稀土发光离子能级的影响，并在不同的环境影响程度下测量能级的跃迁几率，进而计算能级的无辐射弛豫系数W。

本发明镱铒共掺氟化钇钠纳米晶中敏化离子和激活离子能级无辐射弛豫系数的测量方法按以下步骤实现：

一、在室温下将YCl₃·6H₂O加入到反应容器中，然后加入油酸和十八烯，得到一号混合液；

二、在Ar气保护下，将一号混合液加热到160～170℃，搅拌保温至完全溶解，得到一号反应液；

三、按摩尔比为5:(7～8)将NaOH和NH₄F加入到甲醇中，搅拌至溶解，得到一号原料液；

四、将一号原料液加入到步骤二得到的一号反应液中，搅拌反应后升温至80℃，待甲醇蒸发完全，再升温至100℃蒸发除水，然后升温到300℃，反应0.8～1小时后冷却至室温，得到NaYF₄反应产物溶液；