【华e生活编译】研究人员试图合成一种更明亮、更稳定的纳米粒子用于光学应用，他们发现，他们创造的纳米粒子表现出了一种更令人惊讶的特性：在室温下和有规律的间隔下都能产生超荧光爆发。这项工作可能会带来更快的微芯片、神经传感器或用于量子计算应用的材料的开发，以及一些生物学研究的突破。
当物质中的原子同步并同时爆发出短而强烈的光时，就会产生超荧光。这一特性对量子光学应用很有价值，但在室温和足够长的时间间隔下很难实现。
北卡罗来纳州立大学物理学副教授林爽昉（音译Shuangfang Lin）和马萨诸塞大学医学院生物化学和分子生物技术教授韩刚（音译Gang Han），合作研究合成了一种材料——镧系掺杂上转换纳米颗粒(UCNP)，目的是创造一种“更明亮”的光学材料。他们生产了大小从50纳米到500纳米的六角形陶瓷晶体，并开始测试它们的激光性能，这带来了一些令人意想不到的突破。
研究人员最初寻找的是激光，即一个原子发出的光刺激另一个原子发出更多相同的光。然而，他们却发现了超荧光，即先将所有原子排列在一起，然后一起发射。
“当我们用不同的激光强度激发材料时，我们发现它在每次激发中以固定的间隔发射出三个超荧光脉冲。”林爽昉说，“脉冲不会衰减——每个脉冲是2纳秒长。因此，UCNP不仅在室温下表现出超荧光，而且是以某种可控的方式呈现。”
UCNP的超荧光在技术上令人兴奋，因为它是反斯托克斯位移的，这意味着发射的光波长比启动响应的波长更短，能量更高。
韩刚说:“这种强烈而快速的反斯托克斯位移超荧光发射，对于许多开创性材料和纳米医学平台来说是完美的。”“例如，UCNP已被广泛应用于生物应用，从无背景噪声生物传感、精密纳米医学和深层组织成像，到细胞生物学、视觉生理学和光遗传学。”
“然而，目前UCNP应用的一个挑战是它们的发射缓慢，这往往使检测复杂和结果不理想。但无论如何，反斯托克斯位移的超荧光速度完全改变了游戏规则：比目前的方法快一万倍。我们相信这种超荧光纳米颗粒，为需要清洁、快速和密集光源的生物成像和光疗法提供了革命性的解决方案，”
论文《室温上转换超荧光》（Room Temperature Upconverted Superfluorescence）发表在《自然光子学》（Nature Photonics）杂志上。该研究得到了美国陆军研究办公室W911NF2110283支持。马萨诸塞大学医学院的博士后研究员黄凯（音译Kai Huang）为该论文第一作者。
