Eu2+/Nd3+共掺杂CaSi2O5荧光粉的合成、表征及其在生物成像中的应用探索

本研究针对非侵入性诊断工具对高性能发光纳米材料的需求，由研究人员通过固相反应法在还原气氛下合成了Eu2+/Nd3+共掺杂CaSi2O5荧光材料。该材料具备近红外激发（800 nm）、蓝色双峰发射（410/440 nm）及超过15分钟的余辉特性，CIE色度（x=0.155, y=0.059）显示高色纯度，在深组织生物成像中具有背景干扰低、染色准确性高的应用潜力。

　　

非侵入性诊断工具的进步推动了具有增强成像能力的发光纳米材料的发展。本研究通过常规固相反应路线在还原环境下合成了Eu²⁺/Nd³⁺共掺杂CaSi₂O₅荧光粉，以探索其在生物成像中的应用潜力。以具有固有生物相容性的硅酸钙为基质，Eu²⁺作为主要发光中心，Nd³⁺作为近红外（NIR）敏化剂以支持深组织激发。X射线衍射（XRD）结构分析证实了三斜晶系结构的形成，并通过Scherrer方程和Williamson–Hall分析验证了平均晶粒尺寸。场发射枪扫描电子显微镜（FEG-SEM）图像显示出具有嵌入白色细颗粒的花状微观结构。能量色散X射线光谱（EDX）检测到荧光粉预期化学成分的存在，而傅里叶变换红外光谱（FTIR）通过Ca–O、Si–O–Si、Eu–O和Nd–O键的特征振动提供了成功掺入掺杂剂的证据。光致发光研究显示，在700–1000 nm范围内具有明显而强烈的吸收带，归因于Nd³⁺离子的4f–4f跃迁；在约800 nm激发下，荧光粉在410和440 nm附近表现出双发射带，其最佳强度对应于Eu²⁺的特征4f⁶5d¹→4f⁷跃迁。余辉衰减分析显示持续发光超过15分钟，CIE色度分析确认发射位于蓝色光谱范围内（x=0.155, y=0.059），表明在高色度准确性的无背景生物成像中具有巨大潜力。这些发现表明，Eu²⁺/Nd³⁺掺杂CaSi₂O₅可成为一种有前景的发光材料，用于先进的生物医学成像应用。