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最后有用的内容aYF卜:晶体的生长范福昌.解学文陈瑞芳于素蓉等‘上海光学仪器研究所)CaF:(萤石)是最常用的从紫外到红外(0.125一10微米)区优良的光学材料。透过率高,而且折射率低(n。=1.434)是做分光枝镜和消色差优异光学材料。但是在CaFZ生长过程中极易产生颜色和水解,给生长带来困难。CaFZ沿(111)面解理发育。质较软给光学冷加工技术带来问题。在CaFZ中掺入适当的YF3在不影响光学性能的前题下可以改善晶体的物理和机械性能。如生长中不易产生颜色。同时CaF2-3晶体不具有解理性。它的显微硬度也有明显的提l局。我们生长掺入YF。为1.%一16.4%重量百分此浓度的CaYF3混合晶体。拜对它的有关光学性质和物理性质(如硬度、晶格常数)进行检测。结果与CaF:相近,有些性能得到改善。所以CaYFZ一3是值得推广使用的新型光学材料。本文较详细叙述它的原料处理、生长条件、注意事项和性能测试结果。抗菌材料是指自身具有杀灭或抑制微生物功能的一类新型功能材料。抗菌材料分为有机、无机和天然抗菌材料。抗菌的含义很广泛，包括灭菌、杀菌、消毒、防霉和抑菌等多种含义。TiO2在复合抗菌材料中的应用形式主要有两种：一种是以粒子形态分散在应用对象中，使整个体系具有抗菌作用，如光催化抗菌涂料、抗菌塑料、抗菌织物等；另一种是将TiO2光催化抗菌剂以膜的形式负载在使用对象表面，如光催化抗菌陶瓷、抗菌玻璃、抗菌金属材料等。光催化是通过催化剂利用光能进行物质转化的一种方式。稀土离子掺杂的上转换发光材料的基质通常为氟化物和氧化物[11-12]，其中氟化物以其具有声子能量低、可掺杂稀土离子浓度大和稳定性好，受到研究人员的青睐，其中最具代表性的就是NaYF4、YF[13]和LaF3[14]等。稀土掺杂上转换发光材料的化学制备方法包括水热法[15]、微乳液法[16]和热分解[17]法等。2008年，Z.Li等用油酸为修饰剂和十八烯为溶剂，通过加热合成Yb/Er共掺杂的NaYF4纳米晶，这种纳米晶具有尺寸均匀、形貌规则、所需激发光能量密度低等优点，在50mw/cm2的980nm近红外光激发下就可以观察到上转换发光[18]。GQin等以Zn0.3Al0.25Pb0.3Li0.098Yb0.1Tm0.002F2.354为靶材，通过脉冲激光沉积法得到了Yb/Tm共掺杂的氟化物上转换发光小粒子，并首次发现了在近红外光激发下Tm离子强烈的紫外发射[19]金属离子掺杂的主要原理一般认为是金属离子可以在TiO2中形成瞬态势阱，俘获光生电子和空穴，阻止其重新复合，从而提高光催化效率[6]。非金属？？上转换发光材料是由稀土离子掺杂的，基质通常为氟化物和氧化物[11-12]，其中氟化物以其具有声子能量低、可掺杂稀土离子浓度大和稳定性好，受到研究人员的青睐，其中最具代表性的就是NaYF4、YF[13]和LaF3[14]等。稀土上转换荧光是指利用掺杂到基质材料中的稀土离子将两个或两个以上低能光子转变为一个高能光子的过程，通常是指将近红外光转换成可见或紫外光。上转换发光现象称为反Stokes发光，因为所吸收的光子能量低于所发射的光子能量违背了Stokes定律。目前，利用稀土离子上转换发光材料几乎可以得到各个波段的可见光，并在激光器、温度传感、三维立体显示等许多领域获得了实际应用。随着上转换发光材料在激光技术、光纤通讯技术、纤维放大器、光信息存储和显示等领域的应用，使得上转换发光的研究取得了很大的进展[1，2]。特别是二）、生物成像包括细胞、组织、活体成像，Rufaihah.Jalil等在老鼠骨髓成肌细胞和干细胞内注射入了包有SiO2壳的六角相NaYF4纳米晶[20]，利用上转换纳米晶进行细胞成像具有很高的信噪比，而且成像深度较深，在活体生物中可达1cm[19，20]。通过对注入纳米晶后的老鼠进行长期观察，如图1-2所示，发现该材料的毒性很低而且生物适应性较好，表明该材料具有很好的生物兼容性，在细胞、组织、活体成像方面有望得到普遍应用。但由于蛋白质等分子的直径大多在几个到几十个纳米之间，如果荧光标记上转换纳米晶尺寸太大再经过表面功能化修饰后粒径会更大，这样不仅会阻碍荧光纳米晶在组织内的流动还会严重影响生物分子的动力学性质从而影响到它的使用。所以提高小尺寸上转换荧光纳米晶的发光效率是目前迫切需要解决的问题。上转换发光是指在稀土离子的阶梯状能级间，通过相继而非同时的多光子机制，将长波长激发光转换为短波长发射光的光学现象。目前，NaYF4纳米晶由于其声子能量小(<400cm-1)，非辐射驰豫率低和辐射效率高被证明是由红外光激发，得到可见光效率最好的上转换基质材料之一[27]，NaYF4属于多晶型的复合稀土氟化物，具有两种晶体结构亚稳相——立方相(α-NaYF4)和稳定相——六方相（β-NaYF4)，具体的晶相类型与合成方法和实验条件有关[28]。准确的控制基质材料的晶体结构、尺寸大小和形貌可以有效的提高上转换发光效率并可以调节其发光性质。然而目前，同时控制稀土纳米晶的尺寸、形貌和晶相，对于研究者来说仍是一个难题[30，31加工等场所[21]，但抗菌效果受到了光源条件的限制。为了充分利用室内的太阳光和弱光，人们又积极开发了新型的抗菌陶瓷。刘平[22]制备的表面镀有纳米TiO2薄膜的自清洁陶瓷，在无光照条件下，15min内对金黄色葡萄球菌的灭菌率超过80%。钱泓[23]制备的TiO2抗菌陶瓷，在普通荧光灯下，对金黄色葡萄球菌的灭菌率可达以85%。2.2抗菌玻璃纳米TiO2薄膜涂覆于玻璃（如日用玻璃器皿、平板装饰玻璃等）表面，可制成有杀菌功能的玻璃制品，广泛应用于医院、宾馆等大型公共场所。雷阎盈[24]制备的TiO2微晶膜玻璃，具有杀菌广谱高效的特点。自然光照射30min后，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的杀菌率均达到90%以上。2.3抗菌不锈钢纳米TiO2薄膜涂覆于不锈钢表面可制备成具有杀菌性能的不锈钢，在食品工业、医疗卫生乃至一般家庭都有广泛的应用前景。汪铭[25]制备了涂覆有Ag+/TiO2薄膜的抗菌不锈钢，与普通不锈钢相比，其材料性能基本相同，抗菌性能随着膜层中含银量的增加而提高。当含银量大于2%时，不锈钢的抗菌率可达到90%以上。2.4抗菌塑料纳米TiO2粉末与树脂高分子材料掺混可以制备成抗菌塑料。徐瑞芬[26]制备的经表面包覆处理过的纳米锐钛矿相TiO2抗菌塑料具有长效广谱的抗菌性能。丁更新[6]用掺杂银离子的纳米二氧化钛与聚乙烯母粒掺混制备的抗菌塑料，吹制成薄膜用于牛奶包装，能起到杀菌保鲜作用，在冷藏条件下，可保存10d。2.5抗菌涂料将纳米TiO2粉末添加于苯-丙配液中可制备成抗菌涂料，是值得大力推广的一种绿色环保材料。徐瑞芬[27]自制的纳米TiO2抗菌涂料，杀菌作用彻底持久，而且在室内自然光、日光灯甚至黑暗处微光条件下，也能起到较强的杀菌效果，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢的杀菌率均可达到90%以上。2.6其它纳米TiO2粉体还可以掺入天然纤维或聚合物长丝中纺制成抗菌纤维，用于制作医疗用品等。另外，黎霞[28]制备的纳米氧化钛/磷灰石复合材料，既可以用于化妆品材料，又可用于和多种医用高分子材料制备成高性能的纳米抗菌复合材料，其在无光照和有光照培养下，都具有较强的抗菌性能。9稀土上转换发光纳米材料在生物医学中的应用+5系金属离子掺杂的稀土上转换发光纳米材料，具有独特上转换发光性质!光学性质稳定!对细胞的毒性小，且激发波长在近红外区(:8$6Q)，对生物组织具有良好的穿透性且不会对组织!a/&!蛋白质等造成光伤害；同时还可避免背景自荧光，提高荧光信噪比，因此在生物成像!免疫分析!生物检测和药物输送等方面有着广阔的应用前景"以下举例介绍几种典型的生物医学应用"93"生物荧光成像荧光探针在光学成像中的地位日显重要，在药理学!分子生物学!诊断学!细胞的实时成像及体内深层组织成像中的应用也越来越广泛［9979；］"传统的荧光材料需要较高能量的光子激发，如紫外光，而紫外光照射能造成组织的光损伤，更为重要的是，紫外光可被组织强烈吸收，因而在组织中的穿透能力有限，从而限制了传统荧光材料在体内深层组织成像中的应用"而稀土上转换纳米材料能在近红外光激发下，发出可见光，可很好地避免激发光对组织造成的损伤，且近红外激发光的应用增加了光子在组织中的穿透极限"例如，-I5JJ@NT@@等［9］比较了量子点和S(*包覆的/5f‘<:fM，(N纳米材料在动物深层组织中的成像能力(如图#所示)，发现S(*包覆的/5f‘<:fM，(N纳米材料在深度为"$QQ的组织内依然可见清晰的荧光；与此相比较，在大鼠足部半透明的皮肤组织下的量子点发出的绿色荧光已经非常微弱［9］"93#即时诊断器件开发即时诊断装置(如侧流免疫层析快速检测试纸)可快速检测传染性病原体!肿瘤生物标记物和化学分析物"该类装置不仅价格便宜，操作使用方便，而且消除了对昂贵大型仪器和熟练操作员的需求［98］"侧流免疫层析快速检测试纸是最常用的即时诊断装置之一，依靠纳米晶或其他胶体颗粒实现其检测功能"虽然结果可以肉眼观察，但由于缺乏灵敏度，特别是在传染病初期!分析物浓度相对较低时，检测试纸条的使用受到了限制"因此，需要进一步改进试纸条的设计，以提高检测灵敏度"凭借快速的检测速度(v"$QA6)和极低的检测极限("6F_’+)，稀土上转换发光纳米粒子在即时诊断器件开发应用中受到广泛关注［9:7>"］。93!基于荧光共振能量转移的检测荧光共振能量转移要求供体和受体之间的高效能量转移，通常需要两者间距离小于"$6Q"基于荧光共振能量转移的粒子对以稀土上转换纳米粒子作为供体，依赖于耦合上转换纳米粒子和下转换荧光团之间的荧光振能量转移:当两者极为贴近时，近红外光激发稀土上转换纳米粒子产生上转换荧光发射，并由此激发下转换荧光团产生荧光"利用这一原理，bI56F等［<:］开发了高灵敏度!高特异性!基于上转换荧光共振能量转移的单链核酸生物探针，如图<所示"该方法的原理是在两段短链寡核苷酸上分别吸附上转换纳米粒子和荧光团，然后将其作为捕获长链目标寡核苷酸链的探针"当目标核酸存在时，两个探针都结合到各自的互补序列，这样上转换纳米粒子和荧光团产生单线态氧，最终导致细胞死亡"用于激活光敏剂的激发光通常为在可见7近红外波段，但对人体组织的穿透能力有限，故光动力学疗法常常受到组织深