近日，由廣西民族大學高興宇教授和華中科技大學科研團隊合作的研究成果，Cascade upconversion: a strategy enabling four-photon lithography in weak light intensity（《級聯(lián)上轉(zhuǎn)換：弱光四光子上轉(zhuǎn)換光刻新策略》）發(fā)表在Nature Communications上。
該研究提出了一種級聯(lián)上轉(zhuǎn)換策略(CUCPP)，通過結(jié)合兩種高效的雙光子上轉(zhuǎn)換過程(激發(fā)態(tài)吸收上轉(zhuǎn)換和三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換)，實現(xiàn)了四光子光刻。研究采用高濃度Ho3?/Yb3?摻雜的上轉(zhuǎn)換納米顆粒(UCNPs)在980 nm連續(xù)激光激發(fā)下發(fā)射645 nm紅光，隨后通過三重態(tài)-三重態(tài)湮滅(TTA)系統(tǒng)將紅光進一步上轉(zhuǎn)換為紫外光(365 nm)，從而引發(fā)光聚合。
實驗結(jié)果表明，該策略在10? W/cm2的低激光強度下，成功實現(xiàn)了最小特征尺寸為290 nm的三維聚合物結(jié)構(gòu)打印，分辨率較傳統(tǒng)UCPP提升兩個數(shù)量級。此外，級聯(lián)上轉(zhuǎn)換策略克服了UCNPs發(fā)光擴散的問題，同時保留了近紅外光穿透深度高、材料損傷小的優(yōu)勢。
今后，級聯(lián)上轉(zhuǎn)換策略將應用于紅外等長波長光化學（太陽能轉(zhuǎn)換，光催化，紅外光觸發(fā)化學反應等），上轉(zhuǎn)換高分辨率顯微成像，生物3D打印，光學數(shù)據(jù)存儲等領(lǐng)域。(初審：張玉貞 復審：榮子卿 終審：孫壽媚）
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-61533-3?sessionid=111674545
