稀土纳米发光材料

纳米发光材料是指颗粒尺寸在 1 ～ 100 nm 的发光材料。人们对稀土离子掺杂的纳米发光材料研究的极大兴趣，在理论上，主要探讨表面界面效应和小尺寸效应对光谱结构及其性质的影响; 在应用上，从材料的制备和加工入手，寻找材料的应用及功能器件制造的途径。

稀土纳米发光材料目前尚处于探索与研发阶段。近年来，该领域的研究目前正成为化学、物理以及材料界的前沿课题。稀土纳米发光材料和其他性能结合在一起成为多功能发光材料已成为国内外研究的热点，纳米技术和分子生物学的交叉促进了稀土纳米发光材料的迅猛发展。如磁光多功能成像，它既具有核磁共振成像组织分辨率及空间分辨率高的优点，又具有荧光成像可视化形态细节成像的优点，因此提高了诊断灵敏度和精确度。

稀土纳米发光材料的制备有许多报导，结合材料的要求选用各种方法，开发了包括高分子自组装或嫁接、溶胶-凝胶法、水热法、微波合成法静电纺丝等方法，也有报导纳米发光材料的形貌对发光性能的影响。

制备了多种稀土化合物多功能纳米复合材料，以及开展这些材料在生物检测、成像以及疾病诊疗等领域的应用探索。

刘小刚等在 Nature Nanotechnology 发表有关发光纳米粒子组建三维立体显示的研究。

开创性地设计并制备出的一种全色显示纳米材料，这种“全色”发光的透明纳米材料是将多种稀土离子以核壳结构的形式巧妙设计以精确调控它们之间的相互作用，采用两种离子分别吸收 980 nm 和 808 nm 的近红外光，并将能量传递给其它稀土离子，处于内层的离子获得能量后发射蓝光，外层的离子发射红光或绿光; 为促进红光发射，采用了敏化技术; 为阻止发光量子之间激发能量的交叉弛豫，在蓝光和红光/绿光发射层之间嵌入夹层; 此外，还要在最外层包裹一层保护层，借以降低表面淬灭提高发光效率; 整个核壳结构的平均尺寸仅为 30 ～ 40 nm。它们通过理论模拟表明，这类材料表现出的特殊光学性质受非平衡态下的光子转移、能量传递和上转换过程等控制，是一类新型发光材料。该材料有别于传统材料的发光行为，可在不同红外激光脉冲的激发下，发出颜色连续可调的全色域可见光，表现出发光颜色的刺激响应性。专家认为，这种新型纳米材料在红外激发下罕见的能量上转换“全色”发光现象，及其超凡的纳米级像素空间极限分辨率，拉开了三维真实立体显示的序幕。