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上转换是指把两个或多个低能量泵浦光子转换为一个高能输出光子的非线性光学过程。纳米材料由于其独*的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应表现出许多独*的性质，在催化、生物标记、通讯等方面均有应用前景。
上转换纳米粒子这一新型的荧光材料，正以它的诸多独*的光学特性预示着其广泛的应用，特别是在生物医学影像，免疫分析，太阳能电池，三维显示等领域中。它通常由无机基质及镶嵌在其中的稀土掺杂离子组成。由于其激发在近红外，因此可以获得比可见光更深的穿透深度。
大多数生物检测研究都基于发光共振能量转移机制。发光共振能量转移是发生在能量供体和能量受体之间的辐射过程。因为上转换纳米粒子本身只能通过掺杂来改变其发射波长，并且它们的表面上没有任何识别部分，所以这些纳米粒子不太可能显示出有效的传感行为。为了解决此问题，需要在上转换纳米粒子的表面附加特殊的识别基团，其中上转换纳米粒子产生的光信号将通过发光共振能量转移过程受到影响。实际上，上转换纳米粒子是理想的能量供体，并且需要将适当的识别基团作为能量受体附着在上转换纳米粒子的表面上，以实现高效且灵敏的发光共振能量转移。
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