近年来，稀土掺杂的上转换纳米发光颗粒(UCNPs)，由于其能将近红外(Near-infrared)激光转化为高能量可见光性质，受到了广泛的关注。它与传统的有机荧光材料和半导体量子点相比较，上转换发光可以显着减少生物体的自发荧光，减少光损伤，并且具有大的穿透深度，而被认为是理想的生物成像探针。在已有的上转换基质中，NaLnF4体系被认为是最高效的上转换发光基质。NaLnF4体系通常具有立方相和六角相两种结构，而且六方相NaLnF4的上转换发光效率比立方相强一个数量级。然而，目前传统的合成纯六方相结构的方法都需要高温和长时间，这必然会导致颗粒尺寸的明显增大。因此，开发简单的离子掺杂方法构建具有高效上转换发光及结构精确可控的NaLnF4纳米材料对生物成像及疾病早期高灵敏性诊断将具有重要的意义。
湖南师范大学物理系曾松军教授、香港理工大学应用物理系郝建华教授及其研究团队提出了一种通用的二价金属离子掺杂的高温共沉淀方法来控制上转换纳米颗粒的晶相和尺寸，通过非等价二价金属离子（Mg，Co）取代NaLnF4体系中的Ln3+ 在颗粒表面形成瞬态正电偶极子，增加表面对F-的吸收，从而促进了纳米颗粒从立方相向六角相的转变，实现了NaLnF4 体系晶相和尺寸的精确控制，并极大的提高了其上转换发光效率。而且，这种高效上转换发射的纳米探针成功应用于生物活体的光学成像，并成功实现了微小肿瘤（~3 mm）的上转换光学探测。
相关论文在线发表在Advanced Healthcare Materials (DOI: 10.1002/adhm.201601231)。
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