研究背景

上转换发光材料因具有低背景干扰、深组织穿透和低光损伤等优势，在生物成像、光子学器件等领域展现出重要应用前景。然而，现有体系仍普遍面临三个关键问题：材料稳定性不足、发光颜色调控受限，以及激发波段主要停留在近红外I区，难以进一步拓展到更具应用潜力的深近红外窗口。

文章概述

化学学院于晓林课题组致力于稀土配位聚合物的设计构筑及其发光功能应用研究。本研究构建了一类由Yb3+、Tb3+和Eu3+组成的混合镧系金属有机框架（Ln-MOF）材料，以解决上述科学难题。该体系利用MOF周期有序、结构可编程的优势，使不同镧系离子在骨架中实现均匀分布，并建立了清晰的逐级能量传递路径。同时，配体中的醚键结构提升了材料的光稳定性和热稳定性，使其在复杂条件下仍能保持优良的发光性能。

在980 nm近红外I激发下，该混合Ln-MOF表现出稳定的双光子上转换发光。其中，Yb-Tb体系能够产生明亮的绿色发光；有趣的是，Yb-Eu体系没能观察到红色发光。但通过借助Tb3+→Eu3+的能量传递，可实现从绿色到红、橙、黄等多色上转换发光的连续调控，突破了Yb-Eu体系不能发光且单一发光颜色的限制。

除了发光可调外，该材料还表现出优异的稳定性与生物相容性。代表性样品[Yb0.28Tb0.72]在较高激发功率（21.3 W·cm-2）下连续照射30分钟后，上转换发光强度几乎没有衰减；在斑马鱼模型中，经胃内给药后1周内未观察到死亡现象，显示出较低急性毒性。更重要的是，该材料在活体条件下仍可在980 nm激发下产生肉眼可见的绿色发光，实现了清晰的体内成像。

尤为值得关注的是，研究进一步将激发波长拓展至1960 nm的近红外III窗口。在这一波段下，材料首次实现了Ln-MOF中的四光子上转换过程，相关logI-logP曲线斜率达到4.02，明确证明了四光子吸收机制的存在。该结果不仅将Ln-MOF的激发范围从近红外I成功拓展到近红外III，也为深近红外激发的非线性光学材料设计提供了新的研究思路。

上述工作以“Mixed-Lanthanide Metal–Organic Frameworks for Near-Infrared-I Bioimaging and Near-Infrared-III Four-Photon Upconversion”为题发表在《J. Am. Chem. Soc.》上。本文的第一作者为于晓林副教授，大连理工大学于晓林副教授、上海大学理学院孙丽宁教授、新乌兹别克斯坦大学Milichko副教授、俄罗斯科学院西伯利亚分院无机化学研究Fedin教授为共同通讯作者。大连理工大学为第一完成单位。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c00409