[发明专利]一种可见光/近红外二区发射增强的稀土发光材料

说明书

本发明公开了一种可见光/近红外二区发射增强的稀土发光材料，该材料的结构组成为NaErF₄:10％Yb,0.5％Tm@NaGdF₄:20％Yb,X％Ce@NaGdF₄，其中X＝1～10，颗粒尺寸为20～100nm，其可用于可见光及近红外二区生物成像。与已报道的具有近红外二区发射的量子点、单壁碳纳米管和有机小分子相比，该材料具有较低的毒性、较窄的带隙发射、可控的尺寸和高效的近红外光发射。此外，在该材料的结构中掺杂Ce³⁺不仅有效增强了Er³⁺在近红外二区的特征发射，而且避免了Er³⁺在可见光区的发光猝灭，最终使得该材料同时具有较强的上转换单带红光发射和近红外二区发射。因此，该材料作为双模态荧光探针在可见光区和近红外二区成像具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种基于溶剂热法和外延生长法制备的可见光/近红外二区发射增强的新型稀土发光材料。

背景技术

近年来，近红外二区荧光成像作为一种新兴技术闯入人们的视野，它提供了更高的信噪比及穿透深度，在疾病检测、诊断和治疗等方面显示出潜在的优势，并可为医疗手术提供直接的视觉指导。近红外二区是哺乳动物深层组织结构荧光成像的理想窗口，其成像技术在科学研究及临床试验中有着广泛的应用，因此，近红外二区荧光探针也成为目前性能较优的荧光探针。

目前研究的近红外二区发光材料主要有：量子点、单壁碳纳米管、有机小分子、稀土发光材料。量子点具有较大的吸收截面，兼具近红外发射的特性和较高的量子效率等优点，被广泛应用于发光及显示领域。然而，绝大多数量子点含有有毒元素(铅或砷，)限制了该类材料在生物医学成像领域的应用。单壁纳米管作为直接带隙的材料，其本身对近红外光具有较强的吸收，可以迅速地将光能转换为热能，进而促使细胞死亡。但单壁碳纳米管无论通过化学合成手段，还是机械加工手段都难以控制其形貌均匀，并且其长期用于生物实验中存在一些细胞毒性。与其他近红外二区的无机材料相比，有机小分子具有可设计的分子结构、可调的光学性能以及良好的生物相容性等优势，被广泛应用于可见光和近红外一区的生物成像。然而，由于有机小分子在水环境中的量子产率较低，使得它在近红外二区的生物成像的应用被限制。稀土发光材料由于具有优异的光学性能：荧光寿命长、发射谱带窄等优点，使其在生物成像方面显示出独特的优势，且该类材料经过表面修饰后在生物体内的毒性较低、成像效果好，被认为是一类新型的理想荧光探针。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较低的毒性、较窄的带隙发射、可控的尺寸、较强的上转换单带红光发射和近红外二区发射的稀土发光材料。

为实现上述目的，本发明所采用的稀土发光材料的结构组成为NaErF₄:10％Yb,0.5％Tm@NaGdF₄:20％Yb,X％Ce@NaGdF₄，其中X＝1～10，优选X＝4～6；该材料颗粒尺寸为20～100nm。

本发明可见光/近红外二区发射增强的稀土发光材料由下述方法制备得到：