荧光开关材料可通过调控外部刺激对体系荧光的开/关以及荧光发射波长进行精准控制,因而在彩色显示器、高密度光存储、生物荧光成像探针等领域具有广泛的应用前景。高密度光子存储和高分辨荧光成像要求荧光开关材料必须具有耐疲劳性高、热稳定性好、响应速度快和多色/多态的荧光开关材料。本文基于多酸化合物优异的电致变色和光致变色特性及量子点的荧光特性,发展对比度高、耐疲劳性好、响应快、稳定性好的光/电控荧光开关无机纳米材料,并将其可逆荧光特性应用于光学信息存储以及细胞和浅表面生物组织荧光成像。与已报道的光响应荧光蛋白和聚合物荧光开关材料相比,多酸/量子点复合纳米材料作为荧光开关材料具有多重优点:（1）可实现电/光控多色荧光;（2）高成像信噪比;（3）由于活性成分为无机物,具有良好的光稳定性和耐疲劳性,可进行反复多次荧光开关。具体研究内容如下:在生物医学研究和临床诊断领域,多色荧光材料可同时应用于多种类生物分析,但它的应用受到生物自身荧光信号的干扰,而开发多色可逆荧光开关材料可降低此干扰。基于量子点荧光发射波长可调及多酸的光致变色特性,论文利用自组装法与溶胶-凝胶技术制备了基于多酸P₈W₄₈与CdSe@Cd S量子点或CdTe量子点的多色光控可逆荧光开关纳米粒子。在紫外光下,纳米粒子中的多酸变为蓝色,在可见区有强的光吸收,而CdSe@Cd S或CdTe量子点的荧光可经荧光共振能量转移作用传递给P₈W₄₈,从而导致纳米粒子荧光淬灭。相反,在可见光下,P₈W₄₈恢复至无色,在可见区的光吸收大大降低,纳米粒子中CdSe@Cd S或CdTe量子点与P₈W₄₈之间不能发生荧光共振能量转移,从而导致其荧光恢复。可通过调节多酸的层数和量子的粒径大小实现对复合纳米粒子的光控荧光颜色和开关比的调控,最高开关比可达80%,且该复合二氧化硅纳米粒子的荧光开关性能具有良好的可逆性（50个循环无明显变化）,短的响应时间（紫外光:5 min,可见光:10 min）,无需物理接触等优点。此外,在同一光源照射下,复合纳米粒子可实现多色可逆荧光开关成像。目前开发的多数荧光开关材料仅具两态调控功能,具有多态调控功能的荧光开关材料开发较少,本文将多酸P₈W₄₈和量子点CdSe@Cd S利用层层自组装技术组装成薄膜材料,第一次成功地构建了一种由纯无机纳米材料组成的多态荧光可逆调控材料。基于还原态多酸P₈W₄₈和多种CdSe@Cd S量子点之间的荧光共振能量转移作用,该纳米薄膜材料的荧光在氧化还原电位的作用下对多种荧光颜色的量子点可实现可逆的荧光转变,且该纳米薄膜材料的电控荧光开关性能具有响应速度快（关:17 s,开:38 s）,开关比高（⁹1%）,循环稳定性好（200次循环后仍有91%的保留）和低能耗等优点。最后,通过优化纳米薄膜材料的多层膜结构,本文将不同粒径的量子点组装在同一纳米薄膜材料上,可实现多态荧光的可逆调控。利用本文制备的P₈W₄₈/CdTe@SiO₂复合纳米粒子的优异可逆荧光开关性能、水合粒径较小（225 nm）及易修饰性的特点,将复合纳米粒子应用于细胞成像与活体成像。与传统荧光染料（如DAPi）相比,P₈W₄₈/CdTe@SiO₂可逆荧光纳米粒子具有更好的光稳定性与分辨性,并首次成功实现纯无机纳米材料在同一光源下的细胞多色可逆成像。最后,研究了P₈W₄₈/CdTe@SiO₂复合纳米粒子经注射后,在荷瘤裸鼠身体各器官的分布情况,结果表明复合纳米粒子在肿瘤组织、肾脏和肝脏中积累较多。