【摘 要】
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ns~2电子组态离子掺杂无机纳米发光材料因其优越的光学性能,在LED照明显示、X射线闪烁体等光电领域具有广泛的应用前景。与d和f电子组态离子(如Mn2+、Cr3+和稀土离子)的d→d和f→f宇称禁戒跃迁导致吸收效率低不同,ns~2电子组态离子由于s~2→sp允许跃迁而具有较大的吸收系数。因此,该类掺杂离子既可以作为敏化剂也可以作为激活剂,来调节发光材料的光学吸收和发光特性。本论文中,我们报道了一种
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ns~2电子组态离子掺杂无机纳米发光材料因其优越的光学性能,在LED照明显示、X射线闪烁体等光电领域具有广泛的应用前景。与d和f电子组态离子(如Mn2+、Cr3+和稀土离子)的d→d和f→f宇称禁戒跃迁导致吸收效率低不同,ns~2电子组态离子由于s~2→sp允许跃迁而具有较大的吸收系数。因此,该类掺杂离子既可以作为敏化剂也可以作为激活剂,来调节发光材料的光学吸收和发光特性。本论文中,我们报道了一种可用近紫外LED激发的基于5s~2电子组态Sb3+掺杂CaS纳米晶的新型纳米荧光探针。我们利用变温稳态和瞬态荧光光谱等测试手段,系统研究了Sb3+在CaS纳米晶中的发光性能和激发态动力学,并展示了CaS:Sb3+纳米探针在荧光生物成像方面的应用。主要研究内容如下:1.采用高温共沉淀法首次合成了单分散、形貌粒径均一的CaS:Sb3+纳米晶。X射线粉末衍射测试表明所合成的CaS:Sb3+纳米晶为纯立方相结构,透射电子显微镜测试表明所合成的CaS:Sb3+纳米晶形貌规则、尺寸均一、单分散性良好,平均粒径约15.0 nm。2.利用荧光光谱、荧光寿命和变温光谱等测试手段,对CaS:Sb3+纳米晶的光学性能进行了系统研究。讨论了基质和Sb3+之间的能量传递以及Sb3+在CaS纳米晶中的激发态动力学过程;通过Sb3+的掺杂浓度优化,确定了Sb3+的最佳掺杂浓度为0.01mol%,其绝对荧光量子产率为17.3%;揭示了Sb3+激发态的动态Jahn-Taller畸变,导致Sb3+的宽带（470 me V）、较大斯托克斯位移（169 nm）的绿光发射,并提出Sb3+在CaS纳米晶中的发光机理模型。3.通过配体吸附的方法在纳米晶表面修饰两亲性磷脂高分子（Lipo,DSPE-PEG-biotin）,使其具有良好的水溶性和生物相容性,并将Lipo修饰的CaS:Sb3+纳米晶用于生物素受体过表达的肿瘤细胞的靶向荧光成像和斑马鱼成像。这些结果展示了CaS:Sb3+纳米探针在荧光生物成像领域的应用前景,为开发ns~2电子组态离子发光的新型多功能纳米荧光探针奠定了基础。
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