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UCNPs

近幾年來，稀土上轉換納米粒（UCNPs）作為一種新型的納米發光材料逐漸被人們所認識，它相比于其他發光材料（有機染料、量子點等）擁有獨特的優勢。

自上世紀六十年代上轉換發光現象被發現以來，其在紅外量子計數器和小型固體激光器中的廣泛應用受到科研工作者的極大關注。經過幾十年的發展，科研工作者們在鑭系摻雜上轉換發光納米材料的合成方面取得了重大進展，小尺寸、高結晶性的上轉換發光納米顆粒材料的合成技術已經相對成熟，這使得其在生物醫學領域的應用潛力逐漸被研究者們發掘出來上轉換發光材料有較好的的生物相容性，可以和生物分子進行配對，實現組織成像、光熱治療、溫度傳感、藥物輸運等功能的集成。

但是同時 UCNPs 也存在熒光發射強度低、量子產率低等缺點。關于 UCNPs 的研究工作大多采用 980 nm 的激光激發，由于水在 980 nm 處吸收較強，采用 980 nm 激光激發必然會引起熱效應，從而損害正常的生物組織，限制了其在生物醫學領域的應用，可以采用生物相容性好的 808 nm 的激光光源激發。

上轉換過程又稱為反斯托克斯位移過程，是區別于一般的下轉換發光的過程，因為上轉換發光發射一個高頻率光子需要吸收兩個或多個低頻率的光子。非線性發光過程的獨一無二性使得ｔ轉換發光納米材料在現階段有著廣闊的應用前景，例如在生物熒光成像、傳感、紅外光熱治療、紅外探測、防偽、指紋識別和太陽能電池等領域。上轉換過程不同有機染料和量子點中涉及通過虛擬狀態同時吸收兩個或更多個光子的非線性多光子吸收過程，其效率比非線性多光子吸收過程高幾個數量級，從而可以通過較低成本的半導體激光器來產生上轉換過程，而不需要用于非線性多光子激發的超短脈沖激光器，這極大地拓寬了上轉換發光納米材料的應用前景。