两束近红外光激发下NaYF4:Yb3+,Tm3+纳米颗粒的荧光耗尽

发布日期: 2018-01-08   作者:  浏览次数: 16

      利用受激荧光耗尽效应(STED)突破光学的衍射极限,使得光学分辨率提高到10nm以下,极大的推动了生物、医学、材料等领域的研究。然而目前应用的荧光耗尽染料分子主要是有机物,如荧光蛋白等。在长时间强光照射下容易出现漂白,限制了该领域的进一步发展。三价稀土离子掺杂的纳秒颗粒的上转换发光具有高的光学稳定性和窄的发光峰等特点,在多色显示,生物成像,激光器等领域具有极大的应用价值。

       最近,实验室相关研究小组提出了一种实现三价稀土离子掺杂的纳秒颗粒受激荧光耗尽的方法。实验中制备了纳米颗粒NaYF4:Yb3+/Tm3+,研究了Yb3+/Tm3+共掺样品在980nm1550nm同时激发下的上转换蓝光发光的耗尽效应。实验中使用两台半导体激光器980nm1550nm。两个激光共路共焦于溶液样品中。图1表明,利用980nm激光单独激发Yb3+/Tm3+共掺样品可以得到456nm481nm651nm700nm以及800nm的上转换发光。单独1550nm激发下,观察不到上转换荧光。当两束激光同时激发样品时,发现Tm3+离子的5个上转换发光衰减效率分别为90%60%50%50%40%,可见光区整体的积分强度衰减了64%

        为了揭示荧光衰减的机制,课题组实验研究了纳米颗粒荧光上转换的激发过程和能量转移过程,分别甄别了1550nm激光对Yb3+Tm3+之间的能量传递和交叉驰豫的影响,以及1550nm激光可能引起的热效应和受激辐射耗尽荧光(STED)过程。实验结果表明,STED过程是引起荧光耗尽的主要原因,如图2所示。相关研究成果发表Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 17756 (2017)

       多束光激发可以有效地调控稀土发光,它非常有希望代替有机染料作为一种光学特性稳定的发光材料应用在STED纳米显微领域。

 

 

                            图1a980nm1550nm同时激发下的光谱变化。(b)保持980nm功率不变(20mW),

                                       改变1550nm功率。强度均以单独980nm激发时归一化。

 

  

  2离子的能级图和可能的STED过程。