研究目的
构建一种适用于弱激发光的光子上转换染料体系，能高效将红光转化为黄光，有望应用于光学元件和光医疗领域。
研究成果
该研究成功展示了一种新型光子上转换染料体系，可在低功率下高效将红光转换为黄光，其上转换荧光强度随激发功率呈二次方增长，证实了三重态-三重态湮灭（TTA）机制。该体系在光学元件、光医疗及提升太阳能电池效率方面具有应用潜力，但在固态实现和扩展波长范围方面仍存在挑战。未来工作应聚焦于克服这些限制以增强实际应用。
研究不足
TB4Pc-Pd在甲苯等有机溶剂中的溶解度极低，使其浓度仅能维持在约0.02 mM。其相对光子上转换荧光量子产率较低（在11.1 mW激发下约为0.1%），且可能随更强激发而提升。该体系目前为溶液形态，要将其制成适用于太阳能电池等领域的固体薄膜仍具挑战性。需通过合成具有扩展共轭体系的敏化剂及匹配发射体，进一步开发更长波长范围的上转换技术。
1：实验设计与方法选择：
本研究以TB4Pc-Pd为敏化剂、红荧烯为发射体，在甲苯溶液中设计实验评估光子上转换染料体系的光谱特性、发射体浓度依赖性、激发光功率依赖性及相对光子上转换荧光量子产率。理论模型包括三重态-三重态湮灭（TTA）机制和能量转移过程。
2：样品选择与数据来源：
使用光谱级甲苯配制TB4Pc-Pd和红荧烯样品。通过氮气鼓泡去除溶解氧以防止猝灭。
3：实验设备与材料清单：
紫外-可见-近红外分光光度计（JASCO V-670）、荧光分光光度计（JASCO FP-8300）、红色激光模块（MeshTel，R670-10G-DAP 670 nm）、积分球装置（滨松光子学Quantaurus-QY C11347-02）、短通滤光片（650 nm），以及四叔丁基酞菁钯(II)（TB4Pc-Pd）、红荧烯（Sigma-Aldrich公司）、甲苯（和光纯药公司）和罗丹明800等化学试剂。
4：0）、荧光分光光度计（JASCO FP-8300）、红色激光模块（MeshTel，R670-10G-DAP 670 nm）、积分球装置（滨松光子学Quantaurus-QY C11347-02）、短通滤光片（650 nm），以及四叔丁基酞菁钯(II)（TB4Pc-Pd）、红荧烯（Sigma-Aldrich公司）、甲苯（和光纯药公司）和罗丹明800等化学试剂。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：测量单一染料及混合体系的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱。固定敏化剂浓度（0.02 mM），改变发射体浓度（0-3.0 mM）。使用激光调节激发功率（1.0-11.1 mW）。以罗丹明800为参比测量相对量子产率。
5：02 mM），改变发射体浓度（0-0 mM）。使用激光调节激发功率（0-1 mW）。以罗丹明800为参比测量相对量子产率。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：数据分析包括绘制荧光光谱、确定浓度与功率依赖关系，并采用公式(1)结合吸光度、积分光致发光强度及折射率校正计算相对量子产率。
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Red laser module
R670-10G-DAP
MeshTel
Excitation source for photon UC fluorescence measurements at 670 nm with variable output power.
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UV-VIS-NIR spectrophotometer
V-670
JASCO
Measurement of UV-Vis absorption spectra for TB4Pc-Pd, rubrene, and the photon UC dyes system in toluene solution.
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Spectrofluorometer
FP-8300
JASCO
Measurement of fluorescence spectra for TB4Pc-Pd, rubrene, and the photon UC dyes system under excitation at 662 nm and 670 nm.
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Integrating sphere setup
Quantaurus-QY C11347-02
Hamamatsu Photonics
Measurement of absolute fluorescence quantum yield for reference substance Rhodamine 800.
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Short-pass filter
650 nm
Filter used during photoexcitation to observe UC fluorescence by blocking wavelengths above 650 nm.
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Tetra-tert-butyl phthalocyanine palladium (II)
TB4Pc-Pd
Sensitizer dye in the photon UC system, absorbs red light and transfers energy to the emitter via triplet-triplet energy transfer.
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Rubrene
Sigma-Aldrich Co., Ltd.
Emitter dye in the photon UC system, undergoes triplet-triplet annihilation to produce upconverted yellow fluorescence.
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Toluene
Spectroscopic grade
Wako Co., Ltd.
Solvent for preparing solution samples of the photon UC dyes system.
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Rhodamine 800
Reference substance for relative photon UC fluorescence quantum yield measurements.
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