张凡团队报道梯度掺杂策略实现稀土纳米材料荧光寿命与荧光强度独立调节

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荧光多重编码能够在一次制样中实现对多组分样品的同步识别，是现代生化研究中高灵敏度、高通量的荧光分析工具。其中编码的容量决定了整个分析过程的效率，通过对材料光学性质的调节，可以组合波长、强度、寿命等光学性质提高编码容量。然而，在实际工作中，荧光物质的发光强度与寿命通常不是独立可调的，这使得通过调节材料参数而获得的多重编码容量远远小于理论值。

       针对寿命与强度的非正交性对荧光编码数量的限制，我系张凡教授研究团队（http://nanobiolab.fudan.edu.cn/）基于纳米颗粒核壳结构中，激发光能量扩散过程的研究，提出可以通过敏化剂梯度掺杂的策略，使强度(k)和寿命(n)能够通过内外敏化剂掺杂浓度进行独立的调节。以此为基础的寿命与强度二维编码容量，能够扩展到理论最大值 (k+1)n-1。该方法同时也能与之前报道的其他寿命调节策略相结合，应用于彩色图像的加密编码之中。梯度掺杂的策略和简化的能量扩散模型，有助于进一步改进发光材料的结构设计和合成方法。这一研究成果以“Independent Luminescent Lifetime and Intensity Tuning of Upconversion Nanoparticles by Gradient Doping for Multiplexed Encoding”为题发表于《德国应用化学》 (Angew. Chem. Int. Ed 2021, 60, 7041)。课题组博士生刘玄为论文第一作者。
       该工作得到了复旦大学化学系、复旦大学先进材料实验室、聚合物分子工程国家重点实验室、上海市分子催化与功能材料重点实验室、国家重点研发项目、国家自然科学基金杰出青年基金、上海市科学技术委员会重点基础研究项目。


       图1. （a）荧光强度与荧光寿命正交二维编码容量拓展示意图。（b）敏化剂梯度掺杂结构示意图。（c）荧光强度与荧光寿命独立调节示意图。（d）混合样彩色加密编码效果图。
       全文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202015273


       文章来源：复旦大学
       张凡,复旦大学化学系教授，博士生导师。国家杰出青年基金获得者，中组部青年拔尖人才（万人计划）。2002年获得华东理工大学学士学位，2008年获复旦大学化学系理学博士学位。2008-2010年美国加州大学圣芭芭拉分校化学与生物化学系博士后。2010年8月加入复旦大学化学系，2012年协调成立复旦-陶氏化学联合研究中心，任研究中心副主任。主要研究领域包括生物纳米技术及生物分析，药物储存与释放，体内与体外生物成像等。共发表SCI论文100余篇，论文总他引6000+次, SCI H-index为43。其中包括Nat. Commun（3篇），J. Am. Chem. Soc.（7篇），Angew. Chem. Int. Ed.（5篇），Nano Lett.（4篇），Adv. Mater.（4篇）等权威刊物。18篇论文入选ESI “Highly Cited Papers”。出版英文专著2部（德国Springer/英国皇家化学会）。获得了侯德榜科学技术青年奖、上海市科技进步奖、上海市科技英才奖以及明治生命科学奖等奖励。担任国际期刊Frontiers in Chemistry (Nanoscience Section)主编（IF=3.994），CurrentNanoscience副主编，Advanded Materials旗下Particle & Particle Systems Characterization (Wiley)（IF=4.474）国际编委，《化学学报》、《分析化学》、《中国化学快报》编委。