上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料課件

概念、分類發(fā)展歷程機(jī)理應(yīng)用發(fā)展趨勢主要內(nèi)容概念、分類發(fā)展歷程機(jī)理應(yīng)用發(fā)展趨勢主要什么是上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料？上轉(zhuǎn)換發(fā)光，即：反-斯托克斯發(fā)光（Anti-Stokes），由斯托克斯定律而來。斯托克斯定律認(rèn)為材料只能受到高能量的光激發(fā)，發(fā)出低能量的光，換句話說，就是波長短的頻率高的激發(fā)出波長長的頻率低的光。比如紫外線激發(fā)發(fā)出可見光，或者藍(lán)光激發(fā)出黃色光，或者可見光激發(fā)出紅外線。但是后來人們發(fā)現(xiàn)，其實有些材料可以實現(xiàn)與上述定律正好相反的發(fā)光效果，于是我們稱其為反斯托克斯發(fā)光，又稱上轉(zhuǎn)換發(fā)光。什么是上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料？上轉(zhuǎn)換發(fā)光，即：反-斯托克斯發(fā)光（An分類根據(jù)摻雜離子分類可將上轉(zhuǎn)換材料可分為單摻和雙摻兩種單摻材料利用稀土離子f-f禁戒躍遷，效率不高。雙摻稀土離子則是以高濃度摻入一個敏化離子，其激發(fā)態(tài)高于激活離子激發(fā)亞穩(wěn)態(tài)，因此可將吸收的紅外光子能量傳遞給這些激活離子，發(fā)生雙光子或多光子加和，從而實現(xiàn)上轉(zhuǎn)換過程。分類根據(jù)摻雜離子分類可將上轉(zhuǎn)換材料可分為單摻和雙摻兩種分類根據(jù)基質(zhì)材料可分為5類，包括氟化物、氧化物、氟氧化物、鹵化物和含硫化合物。其中就上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率而言，一般認(rèn)為氯化物＞氟化物＞氧化物，這是單純從材料的聲子能量方面來考慮的，這個順序恰與材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性順序相反。NaYF4是目前上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率最高的基質(zhì)材料分類根據(jù)基質(zhì)材料可分為5類，包括氟化物、氧化物、氟氧化物、鹵發(fā)展歷程發(fā)展歷程1959年，Bloeberge用960nm的紅外光激發(fā)多晶ZnS，觀察到525nm的綠色發(fā)光。1962年，此種現(xiàn)象又在硒化物中得到了進(jìn)一步的證實。1966年，法國科學(xué)家Auzel在研究鎢酸鐿鈉玻璃時，意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)基質(zhì)材料中摻入Yb3+離子時，Er

3+、Ho3+和Tm3+離子在紅外光激發(fā)時，可見發(fā)光幾乎提高了兩個數(shù)量級，由此正式提出了“上轉(zhuǎn)換發(fā)光”的概念1968年，制出第一個有實用價值的上轉(zhuǎn)換材料LaF3，一時間Yb,Er成為研究熱點；20世紀(jì)90年代初：

在低溫下(液氮溫度)在摻Er3+：CaF2晶體中上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率高達(dá)25%近年來，納米材料的小尺寸效應(yīng)、高比表面效應(yīng)、量子效應(yīng)等優(yōu)點使納米材料成為稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光領(lǐng)域中一個新的研究熱點，尤其是鑭系摻雜發(fā)光材料的研究最多。發(fā)展歷程發(fā)展1959年，Bloeberge用960nm的紅外可以把上轉(zhuǎn)換過程歸結(jié)為三種形式：激發(fā)態(tài)吸收、能量傳遞及光子雪崩機(jī)理可以把上轉(zhuǎn)換過程歸結(jié)為三種形式：激發(fā)態(tài)吸收、能量傳遞及光子雪發(fā)光機(jī)理一.激發(fā)態(tài)吸收發(fā)光機(jī)理一.激發(fā)態(tài)吸收二.能量傳遞發(fā)光機(jī)理二.能量傳遞發(fā)光機(jī)理三.光子雪崩發(fā)光機(jī)理三.光子雪崩發(fā)光機(jī)理上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率影響因素基質(zhì)特性稀土離子濃度發(fā)光中心的能級結(jié)構(gòu)溫度環(huán)境上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率影響因素基質(zhì)特性上轉(zhuǎn)換發(fā)光的優(yōu)點①可以有效降低光致電離作用引起基質(zhì)材料的衰退；②不需要嚴(yán)格的相位匹配，對激發(fā)波長的穩(wěn)定性要求不高；③輸出波長具有一定的可調(diào)諧性。上轉(zhuǎn)換發(fā)光的優(yōu)點①可以有效降低光致電離作用引起基質(zhì)材料的衰上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用稀土上轉(zhuǎn)換材料在功能材料方面呈現(xiàn)了強(qiáng)勁的發(fā)展趨勢。應(yīng)用領(lǐng)域包括：照明建筑裝飾工藝美術(shù)農(nóng)業(yè)軍事生物醫(yī)學(xué)上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用稀土上轉(zhuǎn)換材料在功能材料方面呈現(xiàn)了強(qiáng)勁的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用主要應(yīng)用為：電光源照明大屏幕顯示器材料夜明材料電視顯色材料X射線熒光粉與閃爍體等上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用主要應(yīng)用為：上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用

生物成像防偽技術(shù)紅外探測顯示技術(shù)上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（一）激光掃描上轉(zhuǎn)換發(fā)光顯微成像(laserscanningup-conversionluminescencemicroscopy,LSUCLM)技術(shù)LSUCLM技術(shù)的光路圖UCNPs——稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（一）激光掃描上轉(zhuǎn)換發(fā)光顯微成像(la上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（一）靈敏性：以UCNPs為探針的LSUCLM成像方法，能夠完全消除來自內(nèi)源性熒光物質(zhì)和同時標(biāo)記的熒光染料的背景干擾，對所要成像的對象具有高靈敏度。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（一）靈敏性：上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（一）LSUCLM和普通共聚焦熒光顯微鏡成像的光漂白情況比較———LSUCLM的光漂白非常低DiI——紅色DAPI——藍(lán)色UCNPs——綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（一）LSUCLM和普通共聚焦熒光顯微鏡上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（一）優(yōu)點：1)無背景干擾，具有較高選擇性和靈敏性2)光漂白非常低，可用于長期成像3)廉價的近紅外連續(xù)激光器4)能顯示復(fù)雜的生物樣品中更多的細(xì)節(jié)。5)對生物組織幾乎無損傷上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（一）優(yōu)點：上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（一）基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光的活體成像技術(shù)上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（一）基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光的活體成像技術(shù)上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（一）上轉(zhuǎn)化納米材料料在腫瘤靶向成像中的應(yīng)用上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（一）上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用

生物成像防偽技術(shù)紅外探測顯示技術(shù)上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（二）摻有稀土元素的紅外上轉(zhuǎn)換材料配制成無色的油墨上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（二）摻有稀土元素的紅外上轉(zhuǎn)換材料配制成上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（二）激勵波長（μm）發(fā)射波長（μm）上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（二）激勵波長（μm）發(fā)射波長（μm）上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（二）上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（二）上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（二）

這種紅外上轉(zhuǎn)換油墨也適用于塑料薄膜,可以方便地與現(xiàn)有的激光全息防偽標(biāo)識結(jié)合在一起,起到綜合防偽作用上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用（二）這種紅外上轉(zhuǎn)換油墨也適用于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用

生物成像防偽技術(shù)紅外探測顯示技術(shù)上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的應(yīng)用發(fā)展趨勢目前，上轉(zhuǎn)換理論日趨完善，新產(chǎn)品層出不窮。隨著節(jié)能環(huán)保成