[发明专利]一种高效单谱带上转换红光纳米晶材料

说明书

本发明属于无机发光材料领域。一种高效单谱带上转换红光纳米晶材料NaErF₄:Gd/Tm@NaYF₄:Gd@IR‑806，其制备方法依次包括如下步骤：将乙酸钆，乙酸铒，乙酸铥，油酸，十八烯加入到三颈瓶中，得到无水的透明溶液A；待A溶液自然冷却至50^oC后，将氟化铵与氢氧化钠的甲醇溶液逐滴加入到A溶液中；待甲醇溶液全部挥发之后，升温并保温，自然冷却到室温；将上述溶液用乙醇和环己烷混合液洗涤，得到核纳米晶，然后通过层层外延生长法制备核‑壳纳米晶；通过酸处理去掉核壳纳米晶表面的油酸配体，使其转变为亲水纳米晶；采用标准的Schlenk技术制备IR‑806有机染料，然后通过复合得到有机染料包覆的核壳纳米晶。该方法的优点是制备成本低、产量高，产物的特点是表现出800纳米激发条件下的高效率单谱带红光发射。

技术领域

本发明属于无机发光材料领域，尤其是单谱带上转换红光纳米晶材料。

背景技术

上转换发光是指通过吸收两个或多个光子，将长波区域的低能量光子转变为短波区域的高能量光子，是一种非线性光学过程。上转换发光纳米材料的激发源通常是近红外激光，在细胞成像过程中，具有穿透深度深，无自发背景荧光、优异的信噪比等特点，可以提高生物成像的灵敏度以及空间分辨率。目前主要的研究体系是在980nm激光器激发下，产生多波段发射的稀土离子掺杂氟化物纳米晶，它们在生物成像领域的应有许多不足，比如，第一，虽然激发光源位于近红外区，能够实现较大的穿透深度，而常用上转换发光稀土离子(Er³⁺，Ho³⁺，Tm³⁺)的发射波段以绿光(～550nm)或者蓝光(～475nm)为主，在600-1000nm波段的红光以及近红外光相对较弱，因此发射光难以透过较深层的生物组织，而且激光功率和生物组织深度等的变化会对其不同发射波段产生不同影响，进而导致色差的产生，最终影响生物成像效果；第二，生物组织中的水分子在980nm附近有很强的吸收，导致980nm激光的穿透深度大幅降低，而且生物组织中的水分子大量吸收980nm波长的光子能量会产生局部热能，导致生物组织受损；第三，由于三价稀土离子的光子吸收过程为禁阻跃迁，跃迁几率非常低，而且对应的吸收波段非常窄，导致上转换发光效率非常低，通常小于1％。因而，通过材料结构的有效调控，制备新型的高效单谱带上转换红光纳米晶材料，有利于促进上转换发光纳米材料在生物成像领域的发展。

发明内容

本发明公开一种新颖的高效单谱带上转换红光纳米材料，具体是通过采用共沉淀法首先制备NaErF₄:Gd/Tm核纳米晶，采用层层外延生长法制备NaErF₄:Gd/Tm@NaYF₄:Gd核壳纳米晶，再通过酸处理将核壳纳米晶从疏水转变为亲水，利用标准的Schlenk技术制备IR-806有机染料，通过复合得到有机染料包覆的核壳纳米晶，由于有机染料在800纳米附近的吸收远高于Er³⁺离子，并且有机染料所吸收的光子可以有效的传递给Er³⁺离子，在800纳米激光器激发条件下，产生明亮的单谱带上转换红光发射。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：