摻雜氟化物納米晶具有高光化學(xué)穩(wěn)定性、幾乎無毒性、窄線寬、長熒光壽命、高發(fā)光效率和可調(diào)諧熒光發(fā)射波長等優(yōu)點，可作為新一代優(yōu)良熒光生物標(biāo)記材料。NaGdF₄不僅可以提供強(qiáng)的稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光，而且也可以作為理想的紫外敏化劑而實現(xiàn)稀土離子下轉(zhuǎn)換發(fā)光。同時，基質(zhì)陽離子(Gd³⁺)有良好順磁性能，NaGdF₄納米材料在磁共振成像方面也有著很好的應(yīng)用前景，這些優(yōu)良的光學(xué)和磁學(xué)性能，使得以NaGdF₄納米晶為載體設(shè)計一種同時具備“上轉(zhuǎn)換+下轉(zhuǎn)換（雙模）”以及順磁性能的多功能納米標(biāo)記材料成為可能。
　　在中國科學(xué)院“百人計劃”、科技部863和973計劃、國家自然科學(xué)基金等支持下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所光電材料化學(xué)與物理院重點實驗室陳學(xué)元研究小組在水溶性多功能納米熒光標(biāo)記材料研究方面取得了新進(jìn)展，研究結(jié)果發(fā)表在Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.201000128）和Nanoscale（2010，DOI: 10.1039/c0nr00116c）。
　　該研究小組采用一種巧妙的設(shè)計思路，將Tm³⁺(Yb³⁺)和Eu³⁺分別摻入到NaGdF₄納米晶的內(nèi)核和殼層中，首次在單分散的六方相NaGdF₄納米晶中實現(xiàn)了Eu³⁺的雙模式發(fā)光。借助于內(nèi)核中Tm³⁺和Yb³⁺的雙敏化作用和核殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，在980nm的近紅外光照射下，在國際上首次實現(xiàn)了高效的Eu³⁺紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光，其上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度比Yb³⁺/Tm³⁺/Eu³⁺共摻樣品提高了一個數(shù)量級。同時，在273nm紫外光的照射下，也能夠獲得強(qiáng)的Eu³⁺紅色下轉(zhuǎn)換發(fā)光。這種單分散、集Eu³⁺雙模發(fā)光于一身的NaGdF₄核殼結(jié)構(gòu)納米晶經(jīng)表面功能化，具有良好的水溶性和生物相容性，與生物分子連接后，可以作為一種多功能熒光標(biāo)記和磁共振成像顯影試劑，用于生物科學(xué)和生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中異相或均相分析。
　　該研究小組同時還通過簡單的一步溶劑熱合成方法，制備出水溶性表面羧酸修飾的稀土摻雜氟氯化鋇納米晶，該納米晶在“無背景”時間分辨生物標(biāo)記以及近紅外“光透過窗”范圍的生物標(biāo)記材料方面均具有重要的應(yīng)用前景。