稀土掺杂上转换纳米晶是一种能够将两个或多个较低能量的红外抽运光子转换成一个较高能量的紫外或可见输出光子的发光材料，在太阳能电池、生物成像、显示等领域具有广阔的应用前景。然而，受限于稀土离子禁戒的4f轨道跃迁,其上转换效率较低。因此，寻找有效的方法来提高稀土掺杂纳米晶的上转换发光效率十分重要。

利用贵金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应来增强稀土掺杂纳米材料的上转换发光效率是一种有效的途径。其中，金纳米棒由于其纵向表面等离子体共振（LSPR）依赖于其长度与直径的比具有可见到红外区域可调谐的表面等离子体共振而成为研究热点。此外，金纳米棒在一固定的LSPR波长处其吸收和散射截面取决于棒的直径。比如，直径大于30 nm的金棒，其散射大于吸收，适合应用于生物成像标记和金属增强荧光；而直径小于30 nm的金棒，由于吸收占据主导，更适合应用于需要较高光热转换效率的光热治疗领域。目前金纳米棒增强稀土纳米晶上转换发光的研究其直径都小于30 nm，因而具有较大的光热转换损耗，并且更多侧重于调控LSPR波长的位置以及二者的间隔距离，而调控给定LSPR波长金纳米棒的散射和吸收比的研究还未见报道。我们利用原子力显微镜（AFM）探针的纳米操控技术对单个Yb/Er/Mn:NaYF₄纳米晶与两种不同直径（27.3和46.7 nm）的金纳米棒分别进行耦合，然后利用扫描共聚焦显微镜系统在单颗粒光谱下研究了耦合前后稀土掺杂纳米晶的上转换发光性质。研究发现，在980 nm激光激发下46.7 nm直径的金纳米棒可使上转换发光获得最大110倍的增强，而27.3 nm直径的金纳米棒棒仅有最高19倍的增强，并且上转换发光对激发光偏振具有强烈的依赖性，平行于金纳米棒轴向激发时最强，垂直时则最弱。结合理论模拟发现较大直径的金纳米棒具有较强的散射能力和近场增强是其获得较大增强效果的主要原因。相关研究成果发表在Small 13, 1701155 (2017)。

图1 (a) 27.3 nm和(b) 46.7 nm的金纳米棒在不同操控阶段的三维AFM图像；  

(c)和(d)是相应的沿轴向的AFM线分析结果。

图2 单个稀土纳米晶（NC）及其与直径为27.3 (a)和46.7 nm (b)的金纳米棒耦合后在平行（||）和

垂直（^）于棒长轴偏振光激发下的上转换发射光谱。