NaYF4 Yb/Tm(20/15%)的上转换发光效率影响因素
瑞禧生物2025-07-04   作者:ws   来源:
字号大小:

NaYF4 Yb/Tm(20/15%)以六氟钇钠(NaYF₄)为晶体骨架,通常形成立方相或四方相结构,具备良好的光学透明性和化学稳定性。

掺杂离子配置:

Yb³⁺(镱离子):20% 高浓度掺杂,作为敏化剂,主要吸收 980nm 近红外光并传递能量。

Tm³⁺(铥离子):15% 中高浓度掺杂,作为激活剂,接收 Yb³⁺能量后发射特定波段的上转换光。

 

一、材料本征参数:离子浓度与晶体结构

Yb³⁺与 Tm³⁺的掺杂比例

Yb³⁺浓度效应:20% 的 Yb³⁺作为敏化剂,浓度不足会导致能量传递效率降低;但超过 30% 时,Yb³⁺间的交叉弛豫(如 ²F₅/₂→²F₇/₂+²F₅/₂)会加剧,反而损耗能量。

Tm³⁺浓度猝灭:15% 的 Tm³⁺虽为优化浓度,但过高(>20%)会因离子间距缩小,引发能量在 ³H₄等高能级间的非辐射跃迁(如 Tm³⁺-Tm³⁺间的多声子弛豫),导致发光效率下降 50% 以上。

晶体相结构(立方相 vs 四方相)

立方相(α-NaYF₄):晶格常数较大,离子间距离远,能量传递效率高,蓝光(475nm)强度比四方相(β-NaYF₄)高 30%-40%。

四方相(β-NaYF₄):结晶度更高,但 Tm³⁺周围配位场更强,可能改变能级分裂方式,导致紫外光(360nm)发射增强,蓝光相对减弱。

 

二、纳米颗粒形貌与表面状态

粒径与尺寸分布

量子限域效应:粒径<10nm 时,表面原子占比增加(如 5nm 颗粒表面原子占比达 40%),表面缺陷(如 F⁻空位)成为非辐射复合中心,发光效率降低约 20%。

最优粒径范围:20-30nm 的颗粒发光效率最高,此时体相发光占主导,且光散射损失小(米氏散射效应减弱)。

表面缺陷与修饰

未修饰颗粒:表面油酸配体虽可稳定颗粒,但残留的羧酸基团会通过振动耦合消耗激发态能量,导致发光效率下降 15%-20%。

核壳结构包覆:如制备 NaYF₄:Yb,Tm@NaYF₄核壳结构,壳层可隔绝表面缺陷,蓝光强度提升 2-3 倍,效率可达无壳层颗粒的 80%-90%。

 

三、激发条件与外部环境

激发光功率密度

线性区(<0.5W/cm²):发光强度与功率呈线性关系,能量传递效率稳定。

饱和区(>1W/cm²):高功率导致 Yb³⁺热聚集(局部温度升高 10-15℃),加剧声子散射,同时 Tm³⁺的 ³H₄能级通过非辐射跃迁回到基态,效率下降 30% 以上。

环境温度与溶剂

温度效应:室温(25℃)下效率最高,低温(77K)可抑制声子散射,蓝光强度增强 50%,但实际应用中需平衡冷却成本;高温(>60℃)则导致晶格振动加剧,效率下降。

溶剂极性:极性溶剂(如水)中,颗粒表面羟基会与 Tm³⁺的激发态发生氢键作用,非辐射复合增加,效率比非极性溶剂(如环己烷)低 15%-20%。

 

名称: NaYF4 Yb/Tm(20/15%)

产品规格:mg/g
纯度:95%+

保存方式:-20℃以下,避光,防潮

保质期限:12个月

用途:科研
温馨提示:仅用于科研,不能用于人体

图:

 

 

西安瑞禧生物科技有限公司经营的产品种类包括有:合成磷脂、高分子聚乙二醇衍生物、嵌段共聚物、磁性纳米颗粒、纳米金及纳米金棒、近红外荧光染料、活性荧光染料、荧光标记的葡聚糖BSA和链霉亲和素、蛋白交联剂、小分子PEG衍生物、点击化学产品、树枝状聚合物、环糊精衍生物、大环配体类、荧光量子点、透明质酸衍生物、石墨烯或氧化石墨烯、碳纳米管、富勒烯,二氧化硅及介孔二影产品,荧光蛋白及荧光探针等等。

 

相关产品:
NaYbF4:2%Er,2%Ce@NaYbF4@CaF2-mgi02

NaYb 95%Tm 5%F4,氟化钇钠(镱 95% 铥 5%) 

LiLuF4:Yb/Er,镱铒共掺杂氟化锂镥 

Er@NaYF4:Yb上转换纳米粒子