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上轉換是指把兩個或多個低能量泵浦光子轉換為一個高能輸出光子的非線性光學過程。納米材料由于其獨*的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應和介電限域效應表現出許多獨*的性質，在催化、生物標記、通訊等方面均有應用前景。
上轉換納米粒子這一新型的熒光材料，正以它的諸多獨*的光學特性預示著其廣泛的應用，特別是在生物醫學影像，免疫分析，太陽能電池，三維顯示等領域中。它通常由無機基質及鑲嵌在其中的稀土摻雜離子組成。由于其激發在近紅外，因此可以獲得比可見光更深的穿透深度。
大多數生物檢測研究都基于發光共振能量轉移機制。發光共振能量轉移是發生在能量供體和能量受體之間的輻射過程。因為上轉換納米粒子本身只能通過摻雜來改變其發射波長，并且它們的表面上沒有任何識別部分，所以這些納米粒子不太可能顯示出有效的傳感行為。為了解決此問題，需要在上轉換納米粒子的表面附加特殊的識別基團，其中上轉換納米粒子產生的光信號將通過發光共振能量轉移過程受到影響。實際上，上轉換納米粒子是理想的能量供體，并且需要將適當的識別基團作為能量受體附著在上轉換納米粒子的表面上，以實現高效且靈敏的發光共振能量轉移。
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