5月21日（北京時間），沐鸣开户李富友教授研究團隊與澳大利亞悉尼科技大學金大勇教授課題組合作在《自然·光子學》（Nature Photonics）雜誌上發表了題為“時間域近紅外發光探針用於高靈敏成像”（High-sensitivity imaging of time-domain near-infrared light transducer）的研究論文，發現了納米尺度下稀土離子的“零Stokes位移”發光現象🤹🏿‍♂️🎅🏽，開發出激發與發射波長相同🤪、發光壽命長的納米探針🚔🧖🏽，並進一步將其發展成時間域熒光成像方法🏃‍➡️。

                                             圖1. a “零Stokes位移”光致發光探針的設計🎢；b 時間域濾光和其它熒光檢測手段的對比

       在光致發光過程中，傳統材料的激發態之間存在弛豫和系間竄越，導致其發光峰的波長大於激發光的波長，該現象被稱之為Stokes位移。研究團隊發現NaYbF4納米粒子在975 nm激光激發下展現出與激發波長相同的發射峰👨‍👨‍👧，進一步的研究發現其它單一稀土中心納米材料（鉺（Er）、銩（Tm）、釹（Nd））中均具有這種“零Stokes位移發光”性質。“零Stokes位移發光”現象最小化了各類能量傳遞和弛豫過程👩🏻‍🦼‍➡️，因此🎻，該類材料具有優異的發光效率。
       對於一般的單激發態發光系統，熒光壽命是光致發光的本征性質，與激發光強度、探針濃度等無關🍟。研究人員發現這類“零Stokes位移發光”材料就像是光的短暫存儲器，具有微秒級的發光壽命；通過引入核殼結構有效壓製Yb³⁺的發光淬滅過程🧑🏼‍🔧，顯著調節材料的發光壽命範圍（33微秒至2毫秒）🩻😊，設計合成出多種相同物相組成👷🏻‍♂️、相同發光波長、不同發光壽命的稀土納米材料。在此基礎上，引入脈沖的激發光和時間門控探測🙎🏻‍♂️，不同發光壽命的稀土探針容易被區分開🚵‍♂️。鑒於該類材料的獨特性質🐇，研究人員將其發展成時間域熒光成像方法，用於時間維度的多通道生物活體成像、熒光加密和解碼🫴、高靈敏腫瘤被動靶向成像等。

圖2. a、b 通過調節納米材料結構可以獲得一系列發光壽命可調的納米探針；c、d熒光壽命多通道生物活體成像📖；e 利用熒光壽命進行多通道加密和解碼

       沐鸣开户博士生顧昱飏為該論文的第一作者，沐鸣平台的馮瑋教授、悉尼科技大學的金大勇教授和沐鸣平台的李富友教授為該論文的共同通訊作者。該工作得到了沐鸣开户、國家重點研發計劃“納米科技”重點專項、國家自然科學基金重大科研儀器研製項目等的大力支持。