《基於電漿增強的紫外上轉換精密操控》是依託福州大學，由陳耿旭擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於電漿增強的紫外上轉換精密操控
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳耿旭
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，稀土近紅外-紫外上轉換納米材料在光催化、深層組織醫藥套用領域等有著潛在的套用前景。然而，當前觸發上轉換光敏反應所需的激發閾值偏高，不可避免會引起生物組織或其他材料的光致損傷，而且深入材料或組織內部的激發光因發生衰減無法有效激發上轉換光敏反應。針對這些問題，本項目將電漿增強效應套用於稀土單納米顆粒的近紅外-紫外螢光上轉換研究。基於稀土多光子紫外上轉換與表面電漿的強耦合相互作用，討論多光子紫外上轉換在三維空間與表面電漿相互耦合的物理機制，利用表面電漿良好的場特性對稀土納米顆粒的光學特性進行精密操控，實現近紅外-紫外上轉換螢光的增強及轉換效率的提高，這將有助於用更低強度的近紅外光觸發有效光敏反應，進一步降低激發光對生物組織等材料的光致損傷。基於電漿增強的紫外上轉換精密操控技術將為推進近紅外-紫外上轉換納米材料在光催化和生物醫藥治療等套用領域的實用化提供潛在的技術途徑。
結題摘要
近年來，稀土近紅外-紫外上轉換納米材料在光催化、靶向治療、螢光感測等領域有著潛在的套用前景。然而，當前觸發上轉換光敏反應所需的激發閾值偏高，不可避免會引起生物組織或其他材料的光致損傷，而且深入材料或組織內部的激發光因發生衰減無法有效激發上轉換光敏反應。本項目將電漿增強效應套用於稀土納米顆粒的上轉換研究，旨在實現近紅外-紫外螢光上轉換增強，提高稀土納米顆粒的上轉換效率，這將有助於改善與解決上述問題。 本項目採用共沉澱法製備稀土納米晶體，通過構建並最佳化近紅外激發上轉換共聚焦顯微掃描成像系統，研究金屬納米結構所產生的表面電漿與稀土納米顆粒的相互耦合作用對多光子紫外上轉換髮光特性產生的影響；將超短雷射脈衝套用於激發稀土納米顆粒，通過雙色場激發，探尋近紅外-紫外多光子上轉換增強的可能，實現高效多光子上轉換精密控制。 研究發現，當稀土納米顆粒處於金屬納米結構附近，在近紅外雷射的激發下，紫外/藍光波段的上轉換螢光均得到了顯著地增強，這是由於金屬納米結構在雷射激發下產生表面電漿，進而使得稀土納米顆粒附近的局域電磁場得到了增強，相當於增大了稀土離子的吸收截面，提高能量轉移的上轉換和激發態吸收效率，實現上轉換螢光的增強。由於不同螢光峰來自於不同的多光子上轉換過程，產生的局域增強電磁場引起了更快的上轉換躍遷，使得高激發態有著更多的布居，而低激發態相對更容易產生螢光飽和狀態，導致了增強差異的出現。而通過超短雷射脈衝雙色場激發，發現雙色場不同的延時差及不同的光頻率均能引發稀土上轉換材料螢光強度及光譜特性的變化，進而可實現多光子上轉換精密控制。通過時域與頻域的精確控制，可實現紫外上轉換螢光的顯著增強。上述結果為推進近紅外-紫外上轉換納米材料在光催化和生物醫藥治療等套用領域的實用化提供了潛在的實驗依據。
