在上转换纳米粒子中进行空间分隔掺杂，以实现基于FRET（荧光共振能量转移）的高效ClO?检测和炎症分级成像

《Laser & Photonics Reviews》：Spatially Partitioned Doping in Upconversion Nanoparticles for Efficient FRET-Based ClO? Detection and Inflammation Grading Imaging

稀土共掺杂纳米材料通过空间分隔掺杂结构提升荧光亮度和FRET效率，结合蒙特卡洛模拟揭示能量迁移机制，建立可编程材料设计平台。

　　

摘要

传统的低浓度镧系元素共掺杂上转换体系由于掺杂剂分布不均匀而面临诸多挑战，这导致复杂的非辐射衰变路径以及上转换纳米颗粒中供体-受体距离无法控制，从而显著限制了它们的发光亮度和在基于F?rster共振能量转移（FRET）的应用中的实用性。本研究提出了一种通用的空间分隔掺杂结构（LiYbF₄@LiYF₄: A³⁺），该结构具有100%的Yb³⁺核心，可以实现超快的Yb³⁺–Yb³⁺能量迁移，并通过界面偶极-偶极耦合与A³⁺相互作用，从而增强发光亮度和FRET效率。同时，这种结构还能抑制表面淬灭过程和有害的能量逆向传递，并对活性物质进行空间限制。结合蒙特卡洛模拟，我们揭示了这种分隔结构中的微观能量迁移机制，克服了传统速率方程的局限性，建立了一个可编程的材料设计平台，为相关研究提供了理论基础和设计工具。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者索取。