上轉(zhuǎn)換納米顆粒作為一類優(yōu)質(zhì)的熒光探針材料,已經(jīng)在檢測領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。其中,用單顆粒構(gòu)建熒光納米探針具有重要的研究意義,因為它可以對單分子進(jìn)行檢測,揭示分子層面的物理化學(xué)性質(zhì),而這種性質(zhì)是通過總體觀察不能實現(xiàn)的。但是目前開展單分子檢測比較困難,原因主要來自兩方面:第一,傳統(tǒng)的上轉(zhuǎn)換納米顆粒多為低濃度稀土離子摻雜,從納米顆粒到一些功能性分子之間的能量響應(yīng)是非常弱的,這可能是由于低摻雜時稀土離子之間距離較遠(yuǎn)導(dǎo)致的弱的能量傳遞作用;第二,目前高濃度稀土離子摻雜的上轉(zhuǎn)換納米顆粒中,離子之間增強的相互作用使能量快速傳遞到顆粒表面,最終被顆粒表面淬滅基團(tuán)所吸收,發(fā)生嚴(yán)重的濃度淬滅效應(yīng)。因此,如何設(shè)計上轉(zhuǎn)換納米顆粒使之作為能量供體,通過顆粒與分子之間的能量交互作用,在單顆粒的尺度下對單分子進(jìn)行檢測分析仍然是一個非常大的挑戰(zhàn)。本論文基于上述科學(xué)問題,選取Tb³⁺作為激活離子,合成了不同濃度Tb³⁺摻雜的核殼上轉(zhuǎn)換納米顆粒作為能量供體,并選擇帶羧基的氟硼二吡咯染料衍生物（BODIPY TMR carboxylic acid,BDP TMR）作為受體小分... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Ln3+的4fn構(gòu)型的能級圖[10]

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.2Yb3+/Er3+，Yb3+/Tm3+系統(tǒng)中的激發(fā)及發(fā)射過程的能級示意圖。虛線點箭頭指吸收過程，虛線箭頭指能量傳遞過程，點箭頭指多聲子弛豫過程，實線箭頭指發(fā)射過程[4]Fig.1.2Energy-leveldiagramofYb3+/Er3+andYb3+/Tm3+system,showingtheexcitationandemissionprocess.Thedashed-dotted,dashed,dotted,andfullarrowsrepresentphotonexcitation,energytransfer,multi-phononrelaxation,andemissionprocesses,respectively[4]表1.2常見的基質(zhì)材料點陣的最高聲子能[17]Table1.2Highestphononlatticeenergyofcommonlyusedmatrices[17]

第一章緒論51.1.2上轉(zhuǎn)換機理基于鑭系離子的躍遷法則[18,19]，UCNPs的上轉(zhuǎn)換過程主要有8種機理（圖1.4），包括激發(fā)態(tài)吸收（ESA），能量傳遞上轉(zhuǎn)換（ETU），協(xié)同敏化上轉(zhuǎn)換（CSU），合作上轉(zhuǎn)換（CU），交叉弛豫（CR），光子雪崩（PA），能量遷移上轉(zhuǎn)換（EMU）和能量級聯(lián)上轉(zhuǎn)換（ECU）[20-23]。這些機理的本質(zhì)都是通過單個鑭系離子的激發(fā)態(tài)能級的連續(xù)吸收或者離子-離子之間激發(fā)態(tài)能級的相互作用而實現(xiàn)的，使得能量可以在兩個或更多的鑭系離子之間傳遞[24]。單個顆粒內(nèi)的鑭系離子f-f躍遷，局部晶體場以及離子分布，共同決定了上轉(zhuǎn)換機理的類型。圖1.4上轉(zhuǎn)換機理能級結(jié)構(gòu)示意圖。（a）激發(fā)態(tài)吸收（ESA）；（b）能量傳遞上轉(zhuǎn)換(ETU)；（c）協(xié)同敏化上轉(zhuǎn)換（CSU）；（d）合作上轉(zhuǎn)換（CU）；（e）交叉弛豫（CR）；（f）光子雪崩（PA）；（g）能量遷移上轉(zhuǎn)換（EMU）；（h）能量級聯(lián)上轉(zhuǎn)換（ECU）[25]Fig.1.4Energyleveldiagramsillustratingeightphotonupconversionprocesses:(a)excitedstateabsorption(ESA);(b)energytransferupconversion(ETU);(c)cooperativesensitizationupconversion(CSU);(d)cooperativeupconversion(CU);(e)crossrelaxation(CR);(f)photonavalanche(PA);(g)energymigrationupconversion(EMU)and(h)energycascadedupconversion(ECU)[25]（1）激發(fā)態(tài)吸收（ESA）：指單個稀土離子對激發(fā)光光子的連續(xù)吸收，這要求稀土離子有著階梯狀的豐富的多能級結(jié)構(gòu)，如圖1.4-a所示的三能級結(jié)構(gòu)，代表兩次連續(xù)光子吸收。為了實現(xiàn)高效的ESA過程，需要選取具有階梯狀能級排


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