熒光多重編碼能夠在一次制樣中實現對多組分樣品的同步識別,是現代生化研究中高靈敏度、高通量的熒光分析工具。其中編碼的容量決定了整個分析過程的效率,通過對材料光學性質的調節,可以組合波長、強度、壽命等光學性質提高編碼容量。然而,在實際工作中,熒光物質的發光強度與壽命通常不是獨立可調的,這使得通過調節材料參數而獲得的多重編碼容量遠遠小于理論值。
針對壽命與強度的非正交性對熒光編碼數量的限制,團隊基于納米顆粒核殼結構中,激發光能量擴散過程的研究,提出可以通過敏化劑梯度摻雜的策略,使強度(k)和壽命(n)能夠通過內外敏化劑摻雜濃度進行獨立的調節。以此為基礎的壽命與強度二維編碼容量,能夠擴展到理論最大值 (k+1)n-1。該方法同時也能與之前報道的其他壽命調節策略相結合,應用于彩色圖像的加密編碼之中。梯度摻雜的策略和簡化的能量擴散模型,有助于進一步改進發光材料的結構設計和合成方法。
圖1. (a)熒光強度與熒光壽命正交二維編碼容量拓展示意圖。
(b)敏化劑梯度摻雜結構示意圖。
(c)熒光強度與熒光壽命獨立調節示意圖。
(d)混合樣彩色加密編碼效果圖。
參考文獻:
Xuan Liu, Zihan Chen, Hongxin Zhang, Yong Fan*, Fan Zhang*. Independent Luminescent Lifetime and Intensity Tuning of Upconversion Nanoparticles by Gradient Doping for Multiplexed Encoding. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60(13), 7041-7045.