構建NaYF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+@NaYF4:Yb3+/Nd3+納米核殼結構增強Ho3+離子的上轉換紅光發射*

董軍 張晨雪 程小同 邢宇 韓慶艷 嚴學文 祁建霞 劉繼紅 楊祎 高偉

(西安郵電大學電子工程學院, 西安 710121)

三階Ho3+離子的紅光發射位于生物組織的“光學窗口”中, 在生物醫學領域具有巨大應用前景, 增強其紅光發射已成為大家關注熱點.為此, 本文借助外延生長技術構建NaYF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+@NaYF4納米核殼結構,并在其外殼中引入不同濃度的敏化離子Yb3+和Nd3+離子, 以構建新的能量傳遞通道, 實現Ho3+離子的上轉換紅光發射增強.實驗結果表明: 在近紅外光980 nm 及800 nm激發下, NaYF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+@NaYF4:Yb3+和NaYF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+@NaYF4:Yb3+/Nd3+核殼納米結構均可實現Ho3+離子的紅光發射增強, 最高可增強6.1倍, 主要是由于外殼中的敏化離子可傳遞更多的激發能給Ho3+離子.同時, 研究發現在雙波長(980 nm +800 nm)共激發下, NaYF4:20%Yb3+/2%Ho3+/12%Ce3+@NaYF4:15%Yb3+/20%Nd3+核殼納米晶體的紅光發射強度明顯高于兩個單一波長激發下的紅光發射強度及其之和, 其原因是由雙波長共激發的協同效應所致.由此可見, 通過引入不同敏化離子構建多模式激發的稀土摻雜納米核殼結構, 不僅可實現上轉換紅光發射的增強及激發的有效調控, 且可為進一步拓展該類材料在生物醫學、防偽編碼、多色顯示等領域中的應用提供新思路.

1 引 言

稀土上轉換發光材料因其獨特的光譜特性, 在發光、防偽、太陽能電池、生物成像及探針等領域有著巨大的應用前景[1-5].與熒光蛋白、量子點和有機染料等傳統熒光材料相比, 稀土上轉換發光材料具有壽命長、反斯托克斯位移大、譜線銳利及生物毒性低等優點倍受研究者們的廣泛關……