上转换纳米材料通过对多光子的连续吸收,可以将近红外光转换为可见光,在固体激光器和太阳能电池,激光防伪等方面都有着广阔的应用前景。近年来,人们对上转换纳米材料在生物诊断治疗领域应用的产生了巨大的关注。和传统的发光探针相比,上转换纳米材料的激发光波长位于近红外区域,恰好位于生物组织的光学透明窗口,可以减少对生物组织的光损伤,同时降低了生物组织的自发荧光,提高了组织探测深度,从而具有较高的信噪比。除此之外,上转换纳米材料还具有毒性低、发光稳定性高、无光漂白、良好的生物兼容性等优点。这些独特的优势使上转换纳米材料在生物成像、光热治疗、光动力治疗和药品运输方面具有巨大的发展潜力。但是上转换纳米材料在生物领域中的应用还存在很多限制。首先,目前常用的上转换纳米材料的激发波长位于980nm,而980nm正位于水的吸收峰,因此会导致细胞在长时间光辐射下急速升温产生热损伤；而且,上转换纳米材料由于对光的吸收率很低导致了较低的发光强度。因此,本论文主要针对这两方面问题开展了研究,解决了上转换纳米材料的这两个缺点,具体工作内容如下：将一种镧系离子Nd3+引入上转换纳米颗粒,利用Nd3+→Yb3+→Er3+的级联能量传递,制备了NaYF4:Yb/Er/Nd上转换纳米颗粒,实现了上转换纳米颗粒激发波长的调控,将激发光波长由980 nm调控到800 nm。同时通过对核壳结构的设计,进一步提高了上转换纳米颗粒的发光强度。成功合成IR-806染料分子,使用IR-806染料分子对上转换纳米颗粒进行敏化,利用染料分子吸收率较高的特点,通过染料分子和上转换纳米颗粒之间的能量传递,成功提高了上转换纳米颗粒对光的吸收率,从而提高了上转换纳米颗粒的发光效率。对掺杂Nd3+的上转换纳米颗粒的温度指示功能和染料敏化后的上转换纳米颗粒的光热转换性能进行了研究,证明了染料敏化后的上转换纳米颗粒具有良好的光热转换性能,可以实现上转换发光和光热转换的多功能集成。