摘要：稀土上转换纳米颗粒( Upconversion Nanoparticles，UCNPs) 是一类特殊的发光材料，通过吸收两个或以上的低能量光子转化为一个高能量光子，从而可将近红外光转换为可见光。
由于上转换的发光机制，其具有优良的光学稳定性、降低自发背景荧光干扰、无光漂白性、毒性低、具有较高的组织穿透能力，因此在生物医学领域应用广泛。
本文针对稀土上转换纳米材料在生物检测与肿瘤治疗等领域的应用进行概述，并分析了稀土上转换纳米材料在上述应用中仍然存在的问题。
关键词：稀土上转换纳米材料，生物成像，光动力治疗一、稀土上转换纳米颗粒(UCNPs)概述1.上转换材料发光原理上转换发光过程为连续吸收两个或者多个低能量光子，经过无辐射驰豫达到发光能级，然后跃迁至基态产生一个高能量的发射光子，是一个非线性光学的反斯托克斯过程。
上转换发光的机制包括激发态吸收(excited state absorbtion,ESA)、能量传递上转换（energy transfer upconversion,ETU）、光子雪崩（photon avalance,PA）、合作发光（cooperative luminescence）、合作敏化（cooperative sensitization）、多光子吸收（multiple-photon absorption）等。
其主要机制包括激发态吸收（ESA）、能量传递上转换（ETU）和光子雪崩（PA）三种[1-3]。
1.1激发态吸收（ESA）激发态吸收过程是同一个离子从基态通过连续吸收多光子到达能量较高的激发态的过程，是上转换的最基本的过程。
如图1所示，首先，发光中心处于基态G，它吸收一个满足共振条件的光子后跃迁到中间的亚稳态能级E1，由于E1能级寿命很长，可以再吸收满足共振条件的光子能量后，从亚稳态再次跃迁到达激发态E2，形成双光子吸收，最终从激发态通过辐射跃迁返回到基态G，发出比吸收光子能量更高的光子，产生了上转换发光。
如果还有其他的光子能量吸收，它会形成三光子、四光子等吸收形式，最终转换出可见的高能量的短波光。
激发态吸收形式的上转换主要是单掺杂体系上转化发光的主要途径，其发光效率较低。
