近日，复旦大学化学系李富友教授团队与美国德州农工大学化学系周宏才教授合作，攻克了水溶液中三线态能量迁移受阻的难题，开发了长程有序且高效稳定的水相上转换发光平台，成功地在低功率下实现了高性能的活体发光成像研究。相关研究论文“3d long-range triplet migration in a water-stable metal–organic framework for upconversion-based ultralow-power in vivo imaging” 在线发表于《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 5493–5499）。

低功率密度光激发下的上转换发光活体成像研究。

在水中构筑高效三线态能量迁移的上转换发光平台。

       一般TTA-UC体系由敏化剂和受体分子组成，其上转换发光很大程度地依赖于分子间三线激发态的扩散和碰撞传能。然而，这些染料分子在水溶液中易发生聚集猝灭且扩散传能受阻，导致体系在水相环境中难以高效发光。上述工作借助于金属有机框架（MOFs）在空间上离散连接且长程有序的性质，将敏化剂与受体分子作为基本结构单元排列MOF框架中，实现了分子水平的上转换功能整合。受体分子作为框架结构中主桥联配体，敏化剂分子配位在缺陷位置，在框架结构中预先排列的染料分子发生电子云的重叠，该策略构筑了稳定高效的水相TTA-MOF上转换纳米体系，在水溶液中依然保持三线激发态迁移的高机动性并获得微米量级的长程迁移，使得三线态传能过程不再受限于染料分子的扩散且不会聚集猝灭。通过优化后，该体系能在近太阳辐照度下实现上转换发光效率的最大化，并用于弱光操控下高性能的上转换发光活体成像。

       论文共同第一作者为德州农工大学化学系的Jihye Park博士和复旦大学化学系的徐明博士，通讯作者为复旦大学化学系的李富友教授和德州农工大学化学系的周宏才教授。本项研究得到了国家自然科学基金委和科技部的资助。