ナノスケール材料：無制限の双方向性近赤外ナノ結晶光スイッチング

光刺激によって発光をスイッチングできる材料は、超解像イメージングやナノフォトニクス、光データ記憶から、標的薬理学や光遺伝学、化学反応性まで、さまざまな技術を推進する。有機蛍光団やタンパク質を含め、こうした光スイッチング可能なプローブは、光分解する傾向があり、紫外や可視スペクトル領域で動作する場合が多い。コロイド無機ナノ粒子によって安定性が向上し得るが、特に近赤外（NIR）光を用いて発光を双方向にスイッチングする機能は、我々の知る限り、まだコロイド無機ナノ粒子系では報告されていない。今回我々は、アバランシェナノ粒子（ANP）の双方向NIR光スイッチングを提示し、表面下イメージングに有用なNIR-IとNIR-IIスペクトル領域における、光トリガーを用いたアップコンバージョン発光の完全な光学制御について示す。我々は、単一ステップのフォトダークニングとフォトブライトニングを用いることによって、測定可能な光分解を生じさせずに、周囲条件や水性条件において個々のナノ粒子の無制限の光スイッチング（7時間にわたり1000サイクル以上）を実証した。モデル化と、ブライト状態とダーク状態の両方における単一ANPの光子アバランシェ特性の測定によって、光スイッチング機構の決定的に重要な段階が解明された。ANPの無限の可逆的光スイッチングによって、無制限に書き換え可能な二次元および三次元のマルチレベルANP光パターニングのみならず、密に充填されたクラスター内の個々のANPを区別できるサブオングストロームの局在化超解像光学ナノ顕微鏡法が可能になる。

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