上转换纳米粒子 (UCNP) 具有独特的非线性光学特性，可用于显微镜、传感和光子学。然而，形成具有大堆积分数的 UCNP 的高分辨率纳米和微米图案仍然具有挑战性。此外，对于纳米颗粒图案化化学如何受颗粒尺寸的影响，人们的了解还很有限。
在这里，劳伦斯伯克利国家实验室Emory M. Chan探索了6−18 nm Tm3+-、Yb3+/Tm3+- 和 Yb3+/Er3+基UCNP 的直接图案化化学，使用配体在紫外线（UV）、电子束（e-）下在 UCNP 之间形成新的离子键或共价键。光束）和近红外（NIR）曝光。
文章要点
1）研究人员研究了 UCNP 尺寸对这些图案化方法的影响，发现 6 nm UCNP 可以用紧凑的离子配体进行图案化。相比之下，较大的 UCNP 图案化需要长链、可交联的配体，以提供足够的颗粒间距，以防止薄膜流延时发生不可逆的聚集。与使用可交联液体单体的方法相比，图案化方法限制了以薄膜形式沉积的 UCNP 上结合的配体的交联反应。
2）这种高度局部化的光/电子引发化学能够制造具有高分辨率的密集 UCNP 图案（UV 和 NIR 曝光时约为 1 μm；电子束时 <100 nm）。研究人员采用上转换近红外光刻方法展示了使用廉价的连续波激光器进行胶体材料高分辨率 2D 和 3D 光刻的潜力。沉积的 UCNP 图案保留了其上转换和光开关行为，可用于下一代 UCNP 应用的图案化光学器件。
参考文献
Jia-Ahn Pan, et al, Ligand-Assisted Direct Lithography of Upconverting and Avalanching Nanoparticles for Nonlinear Photonics, J. Am. Chem. Soc., 2024
https://doi.org/10.1021/jacs.3c12850
