一维NaYF4:Er/Yb微米棒中上转换荧光的输运特性

摘要：

稀土掺杂上转换(upconversion,UC)发光材料是一种把两个或多个长波长、低能量的近红外光子转换成一个短波长、高能量的可见或紫外光子的发光材料.由于其锐线发射、长寿命和无背底荧光等特性,在生物成像、检测与治疗、太阳能电池、药物输送和光催化等诸多领域具有极大的应用价值.目前,NaYF4:Y b3+/E r3+微/纳晶体是公认的最重要的上转换发光材料之一,其相关的上转换发光机理、制备方法、光谱调制以及实际应用方面均已被科学家们进行了大量的研究.然而,荧光效率低这一严重问题一直制约着上转换发光材料实际应用的进程.另外,关于单颗粒上转换NaYF4:Yb3+/Er3+微/纳晶体中荧光的产生、输运和耦合特性还不清楚.一维微/纳材料作为一种二维受限体系,为研究电子和光子的输运特性提供了一个理想模型.通过柠檬酸钠辅助的水热法合成了长径比可控的一维NaYF4:Yb3+/Er3+微米棒和一维NaYF4:Yb3+/Er3+@NaYF4:Yb3+/Tm3+核-壳棒结构.采用激光共聚焦激发系统,在单颗粒一维NaYF4:Yb3+/Er3+微米棒中,通过控制棒的长径比、激发方式和制备特殊的核-壳结构等方式,研究了荧光的产生和同步荧光图案,揭示了在一维棒结构中荧光光线的输运模式为:垂直于棒轴方向的荧光沿棒横截面的戒指形谐振腔趋肤传播和近似沿棒轴方向的荧光在棒介质中反复全反射以波导方式输运至棒端后靶向输出;在NaYF4:Yb3+/Er3+@NaYF4:Yb3+/Tm3+核-壳一维棒结构中,在单一波长激发下,获得了源自单颗粒的Tm3+的蓝色和Er3+绿色特征发射.采用点激发方式激发一维核-壳微米棒样品一端时,呈强烈蓝色荧光空间不对称的哑铃状分布,且中间出现了微弱绿色荧光,构筑出单颗粒单一波长激发下的局域色彩调制发射,并为微量稀土发光中心局域掺杂的检测提供了一种途径.在波导激发和点激发方式下,在对单颗粒一维NaYF4:Yb3+/Er3+和NaYF4:Yb3+/Er3+@NaYF4:Yb3+/Tm3+核-壳微米棒的荧光产生和输运的调制中,实现了对离子荧光发射颜色的控制,并揭示了荧光在一维棒中传输耦合过程中,沿棒长模式荧光比沿径向模式荧光更容易传输耦合.该研究的一维棒荧光的输运和耦合特性,暗示了其在光子耦合器件、上转换波导激光以及荧光成像方面的潜在应用.

关键词：一维微米晶体、自发荧光输运、荧光传输机理、荧光图案

所属期刊栏目：40

分类号：O433.4(光学)

资助基金：国家自然科学基金项目;陕西省自然科学基础研究计划项目;陕西省教育厅专项

在线出版日期：2020-05-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：1040-1043