人體的生命活動離不開各種金屬離子的參與,但是當體內(nèi)的離子濃度不能維持在恰當?shù)纳頋舛葧r,就會導致種種生理功能的紊亂,因此離子檢測對于預防和診斷各種疾病來說意義重大。光動力療法是一種新興的癌癥治療手段,相對于傳統(tǒng)的癌癥治療方法,具有靶向性高、創(chuàng)傷性小、副作用小等諸多優(yōu)勢,近年來愈發(fā)受到人們的關注。但腫瘤部位的乏氧微環(huán)境和治療過程中不斷消耗氧氣會降低治療效果,除此之外,目前使用的大多數(shù)光敏劑只能被可見光激發(fā),這也限制了光動力治療的治療深度。本論文以Gd₂O₃:Yb,Er為基質(zhì),通過不同過渡金屬離子摻雜提高Gd₂O₃:Yb,Er上轉(zhuǎn)換納米材料的熒光強度,然后將制備出的材料分別用于離子檢測和光動力治療中,一方面通過熒光檢測方法實現(xiàn)了細胞內(nèi)檢測Fe³⁺離子;另一方面提高了光動力治療效率,并且這種材料還能用于檢測H₂O₂。1、上轉(zhuǎn)換納米材料Gd₂O₃:Yb,Er,Ni的制備、熒光性能測試及在離子檢測中的... 

【文章來源】：青島科技大學山東省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

描述典型反斯托克斯過程的簡化能級圖

⑺墓庾游?鍘Ｗ詈螅?奔し⑻?繾喲癰吣薌對廄ɑ鼗??薌妒保?就會產(chǎn)生高能量電子的發(fā)射，發(fā)生上轉(zhuǎn)換發(fā)光。基于此，發(fā)光中心的能級需是階梯狀排列并且接近均勻分布才能實現(xiàn)高效的ESA過程，這種能級結構只存在于少量的鑭系元素當中，如Ho3+、Er3+和Tm3+，因此它們適合作為ESA過程的發(fā)光中心[12-14]。遺憾的是，高泵功率密度和大的吸收截面有利于ESA過程，這在一定程度上限制了ESA過程的發(fā)生。此外，較高的摻雜濃度會導致顯著的非輻射交叉弛豫，從而減弱發(fā)射光的強度，因此較低的摻雜濃度（低于1%）更容易發(fā)生激發(fā)態(tài)吸收。圖1.2激發(fā)態(tài)吸收過程Figure1.2Excited-stateabsorption.（2）能量傳遞上轉(zhuǎn)換能量傳遞上轉(zhuǎn)換也是利用光子的連續(xù)吸收來填充亞穩(wěn)態(tài)能級，但與ESA過程不同的是，它是通過兩個相鄰離子之間的能量轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)的，而不是在單個離子中連續(xù)吸收光子。與ESA過程相比，ETU過程利用了敏化劑（如Yb3+）更大的吸收截面，因此發(fā)光效率更高。ETU的過程一般有三種，如圖1.3所示。I.連續(xù)能量轉(zhuǎn)移連續(xù)能量轉(zhuǎn)移（successiveenergytransfer,SET）的具體過程如圖1.3a所示：激發(fā)態(tài)的敏化劑與基態(tài)的激活劑能量匹配，敏化劑將能量傳遞給激活劑使其躍遷至激發(fā)態(tài)能級，而敏化劑自身通過無輻射弛豫的方式返回基態(tài)。SET的發(fā)光效率取決于敏化劑和激活劑之間的平均距離，因此摻雜濃度對于發(fā)光效率會產(chǎn)生極大的影響。

Ni/Mn摻雜Gd2O3:Yb,Er納米材料的性能及其在生物診療方面的應用6II.交叉弛豫交叉弛豫（crossrelaxation，CR）的具體過程如圖1.3b所示：位于同一激發(fā)態(tài)上的離子，其中一個離子將能量傳遞給另一個離子使其躍遷至更高能級，而本身則無輻射弛豫至低能級。雖然交叉弛豫一直被認為是有害濃度猝滅的主要原因，但在某些情況下，它也可以被有意地用于調(diào)節(jié)發(fā)射光譜。例如，將Ce3+引入到Yb3+-Ho3+共摻雜的材料中，利用Ho3+與Ce3+之間的交叉弛豫，可以將Ho3+的發(fā)出的上轉(zhuǎn)換光由綠光調(diào)至紅光[15,16]。III.合作上轉(zhuǎn)換合作上轉(zhuǎn)換（cooperativeupconversion,CU）發(fā)生在同時位于激發(fā)態(tài)的同一類型的離子之間，涉及到三個甚至是四個離子。具體過程如圖1.3c所示：處于同一激發(fā)態(tài)的兩個離子將能量同時傳遞給一個位于基態(tài)能級的離子使其躍遷至更高的激發(fā)態(tài)能級，而這兩個離子通過無輻射弛豫的方式返回基態(tài)。圖1.3能量傳遞上轉(zhuǎn)換過程：（a）連續(xù)能量轉(zhuǎn)移過程；（b）交叉弛豫過程；（c）合作上轉(zhuǎn)換過程Figure1.3Energy-transferupconversion:(a)successiveenergytransfer;(b)crossrelaxation;(c)cooperativeupconversion.這個過程又包括協(xié)同發(fā)光或者協(xié)同敏化，在協(xié)同發(fā)光的情況下，供體和受體是同類型的離子，如Yb3+-Yb3+離子對，兩個被激發(fā)的離子同時失活會產(chǎn)生兩倍于單激發(fā)態(tài)能量的發(fā)射光。在協(xié)同敏化中，三個離子通常是兩個敏化劑和一個激活劑，敏化劑吸收的光子同時向發(fā)光離子傳遞能量，這兩個敏化劑指的是不同的摻雜離子，如Yb3+-Eu3+，Yb3+-Tb3+，Yb3+-Pr3+離子對[17,18]。由于電子躍遷過程中涉及到虛擬對能級，CU的效率通常低于ESA和SET的效率。（3）光子雪崩PA現(xiàn)象最早是由Chivian等人在1979年研究基于Pr3+的近紅外計數(shù)器中提出的[19]。弱的基態(tài)吸?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]汞離子納米光學探針的最新進展（英文）[J]. 段俊玲,占金華.  Science China Materials. 2015(03)



本文編號：3046949