半导体量子点(QDs)是一种有 II-VI 族或 III-V 族元素组成的、粒径小于或接近于激子波尔半径的纳米颗粒，具有特殊的物理和化学性质，如量子尺寸效应、比表面积效应、量子隧道效应等，从而表现出尺寸依赖的荧光性质。与传统的有机染料相比，量子点具有独特的光学性质和生物特性：如激发波长范围宽而发射波长范围窄且对称，重叠小；量子点可根据尺寸大小来调节其发射波长；量子点的荧光强度和稳定性比染料要高，光漂白现象比染料要小；同时修饰后的量子点也具有一定的生物相容性，可以进行特异性连接，能进行生物活体标记和检测。量子点作为一种新型的荧光探针在生物分子检测、细胞荧光成像、多色标记等研究领域中发挥了重要的作用。
尽管量子点具有众多的优点，在生物荧光标记也得到了快速发展。但是其稳定性、生物毒性是目前一直没有解决的问题。和荧光染料一样，量子点通常也需要高能量的紫外光或者是可见光作为激发光源，从而带来明显的缺点是较低的组织穿透能力、生物组织破坏性和生物组织自发荧光干扰等。
稀土上转换发光材料是一种在近红外光激发下能发出可见光的发光材料，即可通过多光子机制把长波辐射转换成短波辐射，所以称之为“上转换”。其最大的特点是材料所吸收的光子能量低于发射的光子能量。
Ref：程亮.上转换发光纳米材料在生物医学中的应用[D].江苏：纳米生物医学与纳米生物技术,2012:4-10
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