近日，澳大利亞Macquarie大學(xué)的金大勇教授領(lǐng)導(dǎo)的*細(xì)胞儀實(shí)驗(yàn)室與北京大學(xué)工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系席鵬課題組聯(lián)合攻關(guān)，發(fā)現(xiàn)了新的納米光子學(xué)發(fā)光機(jī)制， 并實(shí)現(xiàn)了高濃度摻雜的上轉(zhuǎn)換納米粒子（Upconversionnanocrystals）技術(shù)，從而展示了迄今zui靈敏的納米熒光材料。相關(guān)論文發(fā)表于自然出版集團(tuán)的《自然—納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）。

上轉(zhuǎn)換納米顆粒這一新型的熒光材料，正以它的諸多*的光學(xué)特性預(yù)示著其廣泛的應(yīng)用，特別是在生物醫(yī)學(xué)影像，免疫分析，太陽能電池，三維顯示等領(lǐng)域中。它通常由無機(jī)基質(zhì)及鑲嵌在其中的稀土摻雜離子組成。由于其激發(fā)在近紅外，因此可以獲得比可見光更深的穿透深度。然而業(yè)內(nèi)*的是，這一材料的相對轉(zhuǎn)換效率較低，熒光強(qiáng)度較暗，從而阻礙了上轉(zhuǎn)換粒子的進(jìn)一步應(yīng)用。雖然加大摻雜濃度從直觀上可以增大發(fā)光效率，但由于高濃度的摻雜會(huì)帶來嚴(yán)重的熒光淬滅，傳統(tǒng)制備的上轉(zhuǎn)換納米粒子大多限制在較低的摻雜濃度。

針對這一瓶頸問題，本文發(fā)現(xiàn)用較高的激發(fā)光能量密度可以解決熒光淬滅的限制，從而實(shí)現(xiàn)了高濃度摻雜的上轉(zhuǎn)換納米粒子。利用高摻雜與高激發(fā)功率相結(jié)合，zui終使得熒光信號強(qiáng)度比傳統(tǒng)低摻雜的納米粒子有了顯著增強(qiáng)，使得光纖輔助下的單個(gè)納米粒子遠(yuǎn)程探測*次成為現(xiàn)實(shí)。這一新的納米粒子的靈敏度比傳統(tǒng)的量子點(diǎn)quantum dot 高了三個(gè)數(shù)量級。由于高摻雜的上轉(zhuǎn)換納米技術(shù)提供了超靈敏的光學(xué)檢查手段，這一個(gè)納米粒子被命名為SuperDotTM。 這一成果大大推動(dòng)了上轉(zhuǎn)換納米技術(shù)在紅外探測，生物標(biāo)識、醫(yī)學(xué)成像，高通量單細(xì)胞檢測，防偽技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

澳大利亞金大勇教授課題組多年來致力于通過光學(xué)探測與上轉(zhuǎn)換納米粒子結(jié)合，實(shí)現(xiàn)無背景、高速、高量子產(chǎn)率的流式細(xì)胞探測、載片細(xì)胞探測、罕有事件海量樣品高速探測等新技術(shù)。北京大學(xué)席鵬課題組的研究領(lǐng)域包括：超衍射極限分辨率顯微成像，激光共聚焦掃描顯微成像，多光子顯微成像，以及光學(xué)相干層析成像。兩個(gè)課題組的合作可追溯到2010年，目前在期刊上已經(jīng)合作發(fā)表了7篇文章。