Ni/Mn掺杂Gd 2 O 3 :Yb,Er纳米材料的性能及其在生物诊疗方面的应用
发布时间：2021-02-23 03:32
人体的生命活动离不开各种金属离子的参与,但是当体内的离子浓度不能维持在恰当的生理浓度时,就会导致种种生理功能的紊乱,因此离子检测对于预防和诊断各种疾病来说意义重大。光动力疗法是一种新兴的癌症治疗手段,相对于传统的癌症治疗方法,具有靶向性高、创伤性小、副作用小等诸多优势,近年来愈发受到人们的关注。但肿瘤部位的乏氧微环境和治疗过程中不断消耗氧气会降低治疗效果,除此之外,目前使用的大多数光敏剂只能被可见光激发,这也限制了光动力治疗的治疗深度。本论文以Gd2O3:Yb,Er为基质,通过不同过渡金属离子掺杂提高Gd2O3:Yb,Er上转换纳米材料的荧光强度,然后将制备出的材料分别用于离子检测和光动力治疗中,一方面通过荧光检测方法实现了细胞内检测Fe3+离子;另一方面提高了光动力治疗效率,并且这种材料还能用于检测H2O2。1、上转换纳米材料Gd2O3:Yb,Er,Ni的制备、荧光性能测试及在离子检测中的...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
描述典型反斯托克斯过程的简化能级图
⑺墓庾游?铡Ｗ詈螅?奔し⑻?缱哟痈吣芗对厩ɑ鼗??芗妒保?就会产生高能量电子的发射，发生上转换发光。基于此，发光中心的能级需是阶梯状排列并且接近均匀分布才能实现高效的ESA过程，这种能级结构只存在于少量的镧系元素当中，如Ho3+、Er3+和Tm3+，因此它们适合作为ESA过程的发光中心[12-14]。遗憾的是，高泵功率密度和大的吸收截面有利于ESA过程，这在一定程度上限制了ESA过程的发生。此外，较高的掺杂浓度会导致显著的非辐射交叉弛豫，从而减弱发射光的强度，因此较低的掺杂浓度（低于1%）更容易发生激发态吸收。图1.2激发态吸收过程Figure1.2Excited-stateabsorption.（2）能量传递上转换能量传递上转换也是利用光子的连续吸收来填充亚稳态能级，但与ESA过程不同的是，它是通过两个相邻离子之间的能量转移来实现的，而不是在单个离子中连续吸收光子。与ESA过程相比，ETU过程利用了敏化剂（如Yb3+）更大的吸收截面，因此发光效率更高。ETU的过程一般有三种，如图1.3所示。I.连续能量转移连续能量转移（successiveenergytransfer,SET）的具体过程如图1.3a所示：激发态的敏化剂与基态的激活剂能量匹配，敏化剂将能量传递给激活剂使其跃迁至激发态能级，而敏化剂自身通过无辐射弛豫的方式返回基态。SET的发光效率取决于敏化剂和激活剂之间的平均距离，因此掺杂浓度对于发光效率会产生极大的影响。
Ni/Mn掺杂Gd2O3:Yb,Er纳米材料的性能及其在生物诊疗方面的应用6II.交叉弛豫交叉弛豫（crossrelaxation，CR）的具体过程如图1.3b所示：位于同一激发态上的离子，其中一个离子将能量传递给另一个离子使其跃迁至更高能级，而本身则无辐射弛豫至低能级。虽然交叉弛豫一直被认为是有害浓度猝灭的主要原因，但在某些情况下，它也可以被有意地用于调节发射光谱。例如，将Ce3+引入到Yb3+-Ho3+共掺杂的材料中，利用Ho3+与Ce3+之间的交叉弛豫，可以将Ho3+的发出的上转换光由绿光调至红光[15,16]。III.合作上转换合作上转换（cooperativeupconversion,CU）发生在同时位于激发态的同一类型的离子之间，涉及到三个甚至是四个离子。具体过程如图1.3c所示：处于同一激发态的两个离子将能量同时传递给一个位于基态能级的离子使其跃迁至更高的激发态能级，而这两个离子通过无辐射弛豫的方式返回基态。图1.3能量传递上转换过程：（a）连续能量转移过程；（b）交叉弛豫过程；（c）合作上转换过程Figure1.3Energy-transferupconversion:(a)successiveenergytransfer;(b)crossrelaxation;(c)cooperativeupconversion.这个过程又包括协同发光或者协同敏化，在协同发光的情况下，供体和受体是同类型的离子，如Yb3+-Yb3+离子对，两个被激发的离子同时失活会产生两倍于单激发态能量的发射光。在协同敏化中，三个离子通常是两个敏化剂和一个激活剂，敏化剂吸收的光子同时向发光离子传递能量，这两个敏化剂指的是不同的掺杂离子，如Yb3+-Eu3+，Yb3+-Tb3+，Yb3+-Pr3+离子对[17,18]。由于电子跃迁过程中涉及到虚拟对能级，CU的效率通常低于ESA和SET的效率。（3）光子雪崩PA现象最早是由Chivian等人在1979年研究基于Pr3+的近红外计数器中提出的[19]。弱的基态吸?
【参考文献】：
期刊论文
[1]汞离子纳米光学探针的最新进展（英文）[J]. 段俊玲,占金华. Science China Materials. 2015(03)
本文编号：3046949
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
描述典型反斯托克斯过程的简化能级图
⑺墓庾游?铡Ｗ詈螅?奔し⑻?缱哟痈吣芗对厩ɑ鼗??芗妒保?就会产生高能量电子的发射，发生上转换发光。基于此，发光中心的能级需是阶梯状排列并且接近均匀分布才能实现高效的ESA过程，这种能级结构只存在于少量的镧系元素当中，如Ho3+、Er3+和Tm3+，因此它们适合作为ESA过程的发光中心[12-14]。遗憾的是，高泵功率密度和大的吸收截面有利于ESA过程，这在一定程度上限制了ESA过程的发生。此外，较高的掺杂浓度会导致显著的非辐射交叉弛豫，从而减弱发射光的强度，因此较低的掺杂浓度（低于1%）更容易发生激发态吸收。图1.2激发态吸收过程Figure1.2Excited-stateabsorption.（2）能量传递上转换能量传递上转换也是利用光子的连续吸收来填充亚稳态能级，但与ESA过程不同的是，它是通过两个相邻离子之间的能量转移来实现的，而不是在单个离子中连续吸收光子。与ESA过程相比，ETU过程利用了敏化剂（如Yb3+）更大的吸收截面，因此发光效率更高。ETU的过程一般有三种，如图1.3所示。I.连续能量转移连续能量转移（successiveenergytransfer,SET）的具体过程如图1.3a所示：激发态的敏化剂与基态的激活剂能量匹配，敏化剂将能量传递给激活剂使其跃迁至激发态能级，而敏化剂自身通过无辐射弛豫的方式返回基态。SET的发光效率取决于敏化剂和激活剂之间的平均距离，因此掺杂浓度对于发光效率会产生极大的影响。
Ni/Mn掺杂Gd2O3:Yb,Er纳米材料的性能及其在生物诊疗方面的应用6II.交叉弛豫交叉弛豫（crossrelaxation，CR）的具体过程如图1.3b所示：位于同一激发态上的离子，其中一个离子将能量传递给另一个离子使其跃迁至更高能级，而本身则无辐射弛豫至低能级。虽然交叉弛豫一直被认为是有害浓度猝灭的主要原因，但在某些情况下，它也可以被有意地用于调节发射光谱。例如，将Ce3+引入到Yb3+-Ho3+共掺杂的材料中，利用Ho3+与Ce3+之间的交叉弛豫，可以将Ho3+的发出的上转换光由绿光调至红光[15,16]。III.合作上转换合作上转换（cooperativeupconversion,CU）发生在同时位于激发态的同一类型的离子之间，涉及到三个甚至是四个离子。具体过程如图1.3c所示：处于同一激发态的两个离子将能量同时传递给一个位于基态能级的离子使其跃迁至更高的激发态能级，而这两个离子通过无辐射弛豫的方式返回基态。图1.3能量传递上转换过程：（a）连续能量转移过程；（b）交叉弛豫过程；（c）合作上转换过程Figure1.3Energy-transferupconversion:(a)successiveenergytransfer;(b)crossrelaxation;(c)cooperativeupconversion.这个过程又包括协同发光或者协同敏化，在协同发光的情况下，供体和受体是同类型的离子，如Yb3+-Yb3+离子对，两个被激发的离子同时失活会产生两倍于单激发态能量的发射光。在协同敏化中，三个离子通常是两个敏化剂和一个激活剂，敏化剂吸收的光子同时向发光离子传递能量，这两个敏化剂指的是不同的掺杂离子，如Yb3+-Eu3+，Yb3+-Tb3+，Yb3+-Pr3+离子对[17,18]。由于电子跃迁过程中涉及到虚拟对能级，CU的效率通常低于ESA和SET的效率。（3）光子雪崩PA现象最早是由Chivian等人在1979年研究基于Pr3+的近红外计数器中提出的[19]。弱的基态吸?
【参考文献】：
期刊论文
[1]汞离子纳米光学探针的最新进展（英文）[J]. 段俊玲,占金华. Science China Materials. 2015(03)
本文编号：3046949
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