近红外光激发的上转换核壳微米棒的发光机理

光电化学（Photoelectrochemical, PEC）生物分析系统具有高灵敏性及多样的信号放大机制，在生物分析领域引起了广泛的关注。PEC传感发展的一个重要条件在于光敏材料的选择。二氧化钛由于具有高光子能量和化学稳定性、商业可用性、低成本和安全性，被认为是光电化生物传感的一种很有前景的光敏材料。但不利的因素在于二氧化钛的吸收范围狭窄，只能在紫外线下激发（λ < 400 nm），而太阳光中近紫外区仅占3%-5%。紫外光能量较高，其光子很少应用到PEC检测系统中，由此可能会对生物分子造成损伤，并破坏传感系统。

NaYF4是目前氟化物类上转换荧光材料中声子能量较低、荧光效率高的基质材料。掺杂的敏化剂Yb3+ 离子可以吸收近红外光线（980 nm），而掺杂的激活剂Tm3+发射体可以产生紫外线，与二氧化钛的特性吸收峰值相匹配。基于上述研究，组合微米棒核壳结构NaYF4;Yb,Tm@TiO2上转换材料作为光电材料，通过目标物抗原（CEA）引发滚环扩增放大的策略（RCA），产生大量游离的鸟嘌呤（G）增强光电信号，达到检测目标物的目的。利用核壳结构NaYF4;Yb,Tm@TiO2上转换材料作为光学转换器，他们可以将近红外激发光转化为紫外线辐射，并重新激发TiO2外壳，导致电子空穴对产生光电流。这种核壳结构还能阻断上转换材料（NaYF4:Yb，Tm）表面淬灭，提高光电转换效率。

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