基于NaGdF4:Yb3+,Er3+@ZIF-8纳米颗粒的上转换发光温度计：高灵敏度多功能生物传感新策略

研究人员通过水热法成功合成NaGdF4:Yb3+,Er3+@ZIF-8核壳纳米颗粒，解决了传统温度传感器在宽温区（83–743 K）灵敏度不足的问题。该材料在NIR-I/II窗口激发下展现可调谐上转换/下转换发光，最大相对灵敏度达3.08% K-1（123 K），较裸核提升5.1倍，为生物成像、MR造影和药物递送提供多功能平台。

　　

在光学传感与生物医学的交叉领域，稀土掺杂纳米材料因其独特的光学特性成为研究热点。然而，传统温度探针存在灵敏度低、生物相容性差等问题，尤其在活体应用中难以兼顾宽温区检测与多功能集成。Er³⁺/Yb³⁺共掺的NaGdF₄虽具备低毒性、高光稳定性等优势，但裸核纳米颗粒的测温灵敏度（0.6% K^-1）仍无法满足精准医疗需求。与此同时，金属有机框架材料ZIF-8因其大比表面积和光学透明性，成为增强纳米复合材料功能的理想载体，但关于其与上转换纳米颗粒（UCNPs）协同提升测温性能的研究尚未深入。

越南国家科技发展基金会支持的研究团队在《Optical Materials》发表论文，报道了通过水热法制备的核壳结构NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺@ZIF-8纳米颗粒。研究采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和能量色散X射线光谱（EDX）验证材料结构，通过紫外-可见光谱（UV-VIS）和选区电子衍射（SAED）分析化学键合与晶体取向，并系统测试了温度依赖的上转换发光特性。

Results and discussion

1. 材料表征：XRD显示核壳结构包含立方相α-NaGdF₄和ZIF-8，TEM证实289.5 nm的平均粒径与24.85%的分散度。EDX元素映射证实Zn（来自ZIF-8）与Gd/Er/Yb（来自核心）的空间分布匹配。
2. 光学调控：ZIF-8壳层使绿光发射占比提升12.59倍（G/R比从0.15增至1.89），NIR-I/II激发可选择性激活上转换（可见光）或下转换（NIR）发射。
3. 测温性能：在83–743 K范围内，基于⁴S_3/2/²H_11/2能级差的强度比测温，核心壳结构最大相对灵敏度达3.08% K^-1（123 K），远超裸核（0.6% K^-1）。

Conclusions
该研究首次揭示了ZIF-8包覆对NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺发光性能的调控机制：壳层通过改变局域晶体场环境，增强Er³⁺的绿光发射并优化能级布局，从而提升测温灵敏度。这种兼具MRI造影、生物成像和药物载体功能（如文献提及的5-氟尿嘧啶685 mg/g载药量）的材料，为肿瘤精准治疗中的多模态监测提供了新思路。Lam T. K. Giang团队的工作填补了UCNP@MOF材料在宽域高精度测温领域的空白，其技术路线可扩展至其他稀土-框架复合体系。