陷阱能量上轉(zhuǎn)換用于體內(nèi)近紅外長余輝發(fā)光成像
Adv. Mater.：
【研究背景】由于獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，長余輝材料（PLPs）在材料科學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本質(zhì)上，這種持續(xù)發(fā)光的激活依賴于PLPs中的固有晶格缺陷。傳統(tǒng)理論中，缺陷態(tài)具有能量型連續(xù)性屬性，可以捕獲離域載流子，并在激發(fā)光關(guān)閉后將其儲存長達(dá)數(shù)小時(shí)或數(shù)周。然而，到目前為止，現(xiàn)有材料普遍依賴的長余輝激活方式是體外紫外光源激發(fā)。這種激發(fā)方式由于波長限制，只能保證體內(nèi)長余輝成像在體內(nèi)維持一個(gè)衰減周期。低能近紅外（NIR）光子具有生物相容性，在生物環(huán)境中的吸收和散射明顯減少，表現(xiàn)出顯著改善的深層組織滲透性，減少光學(xué)損傷和毒性。通過近紅外光激勵(lì)誘導(dǎo)長余輝對于實(shí)現(xiàn)體內(nèi)的反復(fù)光激勵(lì)和穩(wěn)定多周期成像意義重大?！境晒喗椤拷?，浙江大學(xué)邱建榮教授、馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院韓剛教授、廣州醫(yī)科大學(xué)李楊教授聯(lián)合報(bào)道了一個(gè)新的光子觀測和上轉(zhuǎn)換類陷阱能量遷移過程的范例，該過程建立在鉍摻雜錫酸鈣熒光粉和納米顆粒中反向載流子從低能陷阱到高能陷阱的轉(zhuǎn)變之上。他們發(fā)現(xiàn)這種反向載流子轉(zhuǎn)移方式類似于晶格缺陷態(tài)光子能量上轉(zhuǎn)換方式。這個(gè)過程需要深陷阱首先在近紅外光輻照下俘獲并存儲一個(gè)受激光電子，隨后持續(xù)的近紅外光輻照會誘導(dǎo)該受激光電子進(jìn)入淺陷阱，實(shí)現(xiàn)二次存儲。因此，低能近紅外光子的吸收和儲存可以隨著隨后的近紅外余輝發(fā)射而發(fā)生。發(fā)現(xiàn)這些近紅外吸收-近紅外發(fā)射PLPs和納米粒子能夠在體外和體內(nèi)通過深度組織可穿透的近紅外光子在≈740nm處重復(fù)充電，并在≈810nm處發(fā)射近紅外光子的長余輝信號。這一概念性的工作將為設(shè)計(jì)新類型的近紅外吸收-近紅外發(fā)射PLPs和納米粒子提供物理無害和深層組織穿透性近紅外光可再生性，并為目前受到材料限制的眾多生物應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。該文章近日以題為“Trap Energy Upconversion-Like Near-Infrared to Near-Infrared Light Rejuvenateable Persistent Luminescence”發(fā)表在知名期刊Adv. Mater.上。
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