Dye sensitization enhances the luminescence of lanthanide nanoparticles by improving light-harvesting. Typically, Yb³⁺ serves as an energy bridge but absorbs at a single transition, limiting dyes’ options (λ_ex > 700 nm) due to the spectral overlap requirement. In contrast, the emitter Er³⁺ spans energy levels from UV to NIR, making it ideal for multicolor excitation. We developed a strategy to directly sensitize Er³⁺ upconversion (UCL) and downconversion luminescence (DCL) by using cyanine dyes. Cy5 demonstrated the greatest enhancement, achieving a 1942-fold UCL and 70-fold DCL increase compared to nanoparticles alone (Er-NPs) under 980 nm excitation. Smaller Er-NPs exhibited brighter dye-sensitized luminescence due to enhanced interfacial energy transfer. A 2 nm inert shell produced the brightest UCL, while thicker shells improved DCL. Dye-sensitized Er³⁺ emissions at ²H_11/2 (525 nm) and ²P_3/2 (408 nm) enabled temperature monitoring with a maximum sensitivity (S_a) of 3.69%/K. This approach holds significant potential for optical temperature sensing and medical imaging.

中文翻译：

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染料到 Er3+ 直接能量转移，用于增强亚 10 nm NaErF4 中的上下转换发光


染料敏化通过改善光捕获来增强镧系元素纳米颗粒的发光。通常，Yb³⁺ 用作能量桥，但在单个跃迁处吸收，由于光谱重叠要求，限制了染料的选择 （λ_ex > 700 nm）。相比之下，发射器 Er³⁺ 的能级范围从 UV 到 NIR，使其成为多色激发的理想选择。我们开发了一种通过使用花青染料直接敏化 Er³⁺ 上转换 （UCL） 和下转换发光 （DCL） 的策略。Cy5 表现出最大的增强，在 980 nm 激发下，与单独的纳米颗粒 （Er-NPs） 相比，实现了 1942 倍的 UCL 和 70 倍的 DCL 增加。由于界面能量转移增强，较小的 Er-NPs 表现出更亮的染料敏化发光。2 nm 惰性壳层产生最亮的 UCL，而较厚的壳层改善了 DCL。在 ²H_11/2 （525 nm） 和 ²P_3/2 （408 nm） 处的染料敏化 Er³⁺ 发射可实现温度监测，最大灵敏度 （S_a） 为 3.69%/K。这种方法在光学温度传感和医学成像方面具有巨大的潜力。