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本发明公开了一种多功能稀土上转换发光材料，该材料的组成为NaGdF4:18％Yb,2％Er,X％Lu，其中X＝1.5～5，该材料的颗粒大小为9～11nm，粒径小、形貌尺寸分布均匀，可进行生物光学成像和CT成像，可以作为多模态生物成像造影剂。与已报道的NaLuF4:Yb,Tm,Gd相比，该材料中Lu3+掺入量减少，但CT成像结果显示材料中Lu3+离子含量的减少不会对成像效果产生明显影响，极大地降低了材料在商业应用的成本，便于材料在生物医学领域的推广应用。此外，Lu3+离子掺入基质中使得发光中心Er3+的上转换红光发射显著增强，其有利于材料在生物体内的上转换荧光成像，这种多模成像材料的开发在生物医学领域具有重要的应用价值。

本发明公开一种晶格缺陷调控正交发射稀土上转换纳米颗粒及制备方法，通过Mn2+、Tm3+等金属离子与发光中心Er3+离子的共掺杂，在上转换纳米材料晶格中引入缺陷，调控980nm激发和808nm激发下能量传递的途径，其在980nm激光激发下能量传递途径为Yb3+→Er3+→Mn2+(Tm3+)，发射出红色荧光，在808nm激光激发下能量传递途径为Nd3+→Yb3+→Er3+，发射出绿色荧光。本发明通过调节Mn2+、Tm3+或其他金属离子的掺杂量可以有效地控制同一发光中心Er3+离子在不同激发波长下发射出不同颜色的荧光。这种同一纳米颗粒正交发射的性质在生物医学领域表现出广阔的应用前景。