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(来源:光学前沿评论)

专家视点

光子雪崩可产生上转换发光,其随激发功率急剧增长,有效地表现出高阶非线性,这对从光物理研究到生物光子学的应用都很有吸引力。除了可用材料系统的局限性外,光子雪崩通常由单储层能级维持,限制了调制发射色度的能力并导致非线性值较小和激发阈值较大。在此,北京大学严纯华院士、孙聆东教授及华南师范大学詹求强教授研究团队提出了掺钬纳米粒子在室温下可调发射的平行光子雪崩机制。钬的中间能级作为双储层能级,形成两个平行的能量回路。这激活了多个发射能级并在965 nm连续波激发下实现了红色、绿色和蓝色光子雪崩发射。通过控制掺杂浓度和核壳结构合理地设计跃迁动力学,研究人员实现了具有17-22的大非线性值和22 kW的温和激发阈值的多色光子雪崩 此外,通过修改主体晶格并引入额外的交叉弛豫途径,掺杂Ce3+/Tm3+,可以将发射从几乎纯红色调整为强红色、绿色和蓝色。当使用纳米粒子标记生物细胞时,在单个连续光束显微镜上实现了多色成像,在绿色-蓝色和红色通道中的横向空间分辨率分别为78 nm和102 nm。这些发现为制造用于多功能光学和生物应用的非线性多色荧光团开辟了道路。该工作发表在Nature Photonics上。

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Hao Dong, Lin-Quan Guan, Shuqian Qiao, Yusen Liang, Zhimin Zhu, Jin-Wen Zhang, Xiao-Yong Wang, Yue Ni, Xin Guo, Ze-Yu Lyu, Xiang-Fei Yang, Ling-Dong Sun  and Chun-Hua Yan, Parallel photon avalanche nanoparticles for tunable emission and multicolour sub-diffraction microscopy. Nat. Photon.19(7): 692–700 (2025).

表现出高阶非线性的非线性光学在红外探测、频率上转换激光、三维数据存储、光刻微加工和多光子显微镜等多个领域具有重要意义。镧系离子由于4f壳层中的阶梯状能级,是理想的非线性光子转换器。特别是,基于正反馈离子间能量环的光子雪崩使Ln3+产生具有巨大非线性的上转换发射。最近,在室温下实现了Tm3+、Pr3+-Yb3+和Nd3+的纳米级光子雪崩,与之前在低温下运转的光子雪崩相比,这拓展了其应用场景,特别是在亚衍射成像方面。值得注意的是,在标准单连续波光束显微镜上可直接实现√N倍的成像分辨率提升,这大大简化了超分辨率显微镜的光学配置。

多色亚衍射成像具有重要意义,因为它可以阐明目标的相对空间组织和动态相互作用。Ln3+的多能级结构使其能够在单光束激发下产生各种发射,这对于光子雪崩尤其具有吸引力。中间储能能级为光子雪崩的爆发储存能量,它通过激发态吸收与发射能级相连,因此在决定发射颜色方面起着重要作用。传统上,光子雪崩由单型(Tm3+、Nd3+;图1a,左)或异型(Pr3+–Yb3+;图1a,右)发射体的一个储存能级维持,从而激活一个初级发射能级。为构建多色光子雪崩发射,研究人员发展了串联光子雪崩-激发态吸收-能量转移上转换机制,例如 Tm3+–Gd3+–A3+(A3+= Eu3+、Tb3+等)以及从一个发射能级跃迁到不同的较低发射能级,例如Pr3+。然而,这些策略也存在固有的缺陷。串联光子雪崩-激发态吸收-能量转移上转换机制使得Tm3+/A3+的短波长发射效率低、非线性小且激发阈值较大,而Pr3+的光子雪崩发射色度不可调,呈现出光谱比恒定的混合发射。光子雪崩发射色度的调制及其在多色亚衍射成像中的应用至关重要。

这里,研究人员提出了单型发射器中的平行光子雪崩(图1b),用于可调发射和多色亚衍射成像。在光子雪崩中,存在两个储层能级,在单光束激发下与不同的发射能级相连,从而促进两个光子雪崩环路同时运行以产生多色发射。此外,光谱成分可以调制以实现可调色度。具有双长寿命中间能级钬离子被用作光子雪崩发射器。在氟化物基质中,5I7和5I6能级寿命在毫秒级,适合能量保存。为满足光子雪崩的激发标准,研究人员使用965 nm的激发光(图1c),它与5I7→5F5和5I6→5S2/5F4的激发态吸收非常匹配,但比5I8→ 5I6的基态吸收重心高出约1750 cm-1(图1d1)。双储层能级5I7和5I6分别与红光(5F5→5I8,光子雪崩I)和绿光(5S2/5F4→5I8,光子雪崩II)发射相关,激发态吸收和额外的离子间交叉弛豫可激活蓝光发射(F2,3K8→5I8),从而导致可持续的多色光子雪崩(图1e)。此外,通过改变主晶格、与Ce3+/Tm3+共掺杂等,可以实现可调的光子雪崩色度,用于多色亚衍射成像(图1f)。

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图1 并行光子雪崩原理示意图。a,b为传统光声机制示意图(单型发射体左图、异型发射体右图;a)光声机制示意图(b)。为清晰展示,光声机制中用浅红色和浅绿色标注了双储层能级。c为Ho3+在965纳米激发下的光声机制示意图,其中,5I7和5I6能级分别用浅红、浅绿标出。通过微分速率方程建模获得的典型复合反应以箭头粗细表示其速率。d,室温下三氯氧苯酚水溶液的吸收光谱。e,室温下965纳米激发光照射下,掺杂10%钬的钆氟磷酸钠(NaGdF4:10%Ho@NaYF4)纳米颗粒的光声发射光谱。f,基于光声成像技术实现的多色亚衍射显微镜示意图,实现了双通道成像,其中红色(R)和绿色-蓝色通道(GB)分别采集光声发射信号。

01

钬离子掺杂纳米粒子的光声释放

由于声子能量低和宽带透明性,六方结构NaREF4被用于承载钬离子的光子雪崩。研究人员制备了具有13.5 nm核和3.1 nm壳的NaGdF4:10%Ho@NaYF4核/壳纳米粒子(图2a),其中,核提供光子雪崩,而壳最小化非辐射(非辐射)损失。激发-发射轮廓图显示两个激发带,范围从860 nm至1010 nm(图2b),一个位于895 nm,对应共振基态吸收/激发态吸收上转换,而另一个位于965 nm,对应于光子雪崩。在965 nm激发下,产生了显著的红(645 nm,5F5→5I8)、绿(540 nm,5S2/5F4→5I8)和蓝(485 nm,5F2,3/ 5K8→5I8)发射(图1e)。钬离子的多色光子雪崩为光子雪崩系统提供了新的激发/发射波长。

光子雪崩发射表现出明确特征,包括大非线性、临界激发阈值和长上升时间且上升时间与激发强度呈上下依赖关系。对于Ho3+掺杂的纳米粒子,分别观察到红、绿和蓝光发射的非线性为 17、22和22以及轻微的激发阈值22 kW cm-2、23 kW cm-2和 23 kW cm-2(图2c)。峰值分别为343 ms(红)、352 ms(绿)和 371 ms(蓝)的长火山形上升时间进一步巩固了光子雪崩特性(图2d)。与之前的光子雪崩相比,NaGdF4:10%Ho@NaYF4纳米粒子的光子雪崩在巨大非线性、轻微激发阈值和非重叠发射具有吸引力。经过1小时的连续激光照射后,光子雪崩发射强度保持稳定(图2e),即使合并时间短至1毫秒,也没有出现光闪烁或光漂白现象。此外,光子雪崩发射波长保持不变,没有出现染料和量子点在强光照射下不可避免的蓝变现象(图2f)。

图2 钴酸钇钬掺杂纳米颗粒的光声发射特性。
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图2 钴酸钇钬掺杂纳米颗粒的光声发射特性。

a) NaGdF4:10%Ho@NaYF4纳米颗粒的高角环形暗场扫描透射电子显微镜图像。该纳米颗粒呈单分散态,直径为19.6±1.0 nm。通过高角环形暗场扫描透射电子显微镜图像中的对比度差异可清晰观察到其核壳结构特征。插图为a)纳米颗粒的高分辨率透射电镜图像,其中可见六方晶相结构。b) NaGdF4:10%Ho@NaYF4纳米颗粒的激发-发射轮廓图a、b、c、d,室温下红色、绿色和蓝色发射强度随965纳米激发强度变化的对数图(c)及上升时间(d)。e,光子吸收体在持续1小时激光照射(100千瓦·厘米-2)下的光稳定性测试。数据点采用1毫秒时间间隔采集,通过雪崩光电探测器收集光子。插图:对应强度分布曲线显示无光闪烁或光漂白现象。f,持续1小时激光照射下采集的光声发射光谱(时间间隔60秒),未出现光漂白现象。

02

钬离子的并行光子雪崩机制

为研究965 nm激发下钬离子的光子雪崩机制,研究人员对光子雪崩特征进行了评估。与红光相比,绿光和蓝光发射具有较大的非线性和较长的上升时间,表明这些发射具有不同的循环路径。为阐明光子雪崩机制,研究人员基于钬离子的能级进行了微分速率方程建模。模拟的光子雪崩(图3a)与实验结果一致,蓝光发射的非线性略有偏差,这可归因于激发阈值附近弱发射对拟合的影响。此外,纳米颗粒中的非辐射损失导致激发阈值略高于模拟值。根据模型,可以详细阐述光子雪崩机制。基态吸收路径确定为5I8→5I6,而5I5能级的布居可以忽略不计。由于非线性和激发阈值与基态吸收和激发态吸收的吸收截面密切相关,合理的σ激发态吸收/σ基态吸收应在75000左右(图3b、c),大于光子雪崩的10000标准。此外,5I7和5I6作为储层能级的作用,通过其布居密度明显高于其他中间能级(图3d)得到确认并通过消除5I7和5I6能级的交叉弛豫效应后光子雪崩的消失得到进一步验证。

研究人员分析了这两个储层能级对光子雪崩的贡献。通常,5I7储层能级由交叉弛豫效应以乘积方式填充,随后,5I7→5F5的激发态吸收触发了5F5能级的布居,从而导致红色光子雪崩发射。同时,5I6能级通过多种交叉弛豫(交叉弛豫ii-v)以及适当的非辐射能的协同作用而填充,从而通过5I6→5S2/5F4的激发态吸收激活5S2/5F4能级,导致绿色光子雪崩发射。尽管降低了非线性,正如对能量转移上转换过程的预期一样,共同对环路做出贡献的其他过程高非线性使得光子雪崩具有高非线性。此外,蓝色光子雪崩发射可以通过激发态吸收和交叉弛豫同时产生,其中一些(交叉弛豫viii、x、xi)由储层能级参与。 钬能级结构支持其独特的光子雪崩机制,从而获得多色发射,这比Tm3+–Gd3+–A3+串联的光子雪崩-激发态吸收-能量转移上转换机制效率更高且与Pr3+相比,其色度可调。利用动力学计算模型推断出Ho3+的光子雪崩量子产率并推导出其总量子产率约为35%,与Tm3+和Pr3+的量子产率相当。

图3 钬
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图3 钬

掺杂纳米颗粒的并行光子雪崩机制和动力学调控。a、模拟发射能级上的粒子数密度随激发强度变化的曲线。图中展示了光吸收线性拟合的斜率(插图),峰值功率阈值为18千瓦·厘米²。b、不同条件下红发射能级上粒子数密度随激发强度变化的对数曲线。c、模拟结果对光吸收线(N,顶部)和峰值功率(Pth,底部)的影响。d、模拟基态、储能能级及其他中间能级上的粒子数密度随激发强度变化的曲线。图中展示了光吸收线性拟合的斜率(插图),pH值为18 kW·cm-2。e–g,不同粒径的NaGdF4:10%Ho裸纳米颗粒的透射电镜图像(e)、红色光声发射强度与激发强度的对数曲线图(f)以及实验测得的光声发射非线性和P值(g)。h–j,大角度环形暗场扫描透射电子显微镜扫描电镜图像(h)、红色光声发射强度与激发强度的对数曲线图(i)以及实验测得的光声发射非线性和P值(j)的NaGdF4: 10%Ho@NaYF4核壳结构纳米颗粒。k,l 不同Ho3+含量的NaGdF4: Ho@NaYF4核壳结构纳米颗粒的红色光声发射强度与激发强度对数曲线图(k)及实验测得的光声发射N和P值(l)。

03

钬离子的光声动力学调节

随后,研究者研究了钬离子的光子雪崩动力学对非辐射速率的依赖性,这主要分别受表面缺陷密度和钬离子浓度的控制。可以发现,随着纳米颗粒尺寸的增加,非线性度逐渐增大,而激发阈值则下降并达到平台期(图3e-g)。对于48.5 nm纳米颗粒,可以产生非线性度为16-21的光子雪崩。这表明较小的非辐射速率有利于光子雪崩,这通过模拟得到了进一步的验证。

利用惰性壳层进行表面钝化,可有效降低非辐射速率,从而保护Ln3+免受表面损耗。随着壳层厚度的增加,非线性效应逐渐增加并趋于平稳,而激发阈值则相应降低。这意味着厚壳层可以承受光子雪崩,同时最大程度地减少非辐射效应的影响。为验证这一假设,研究人员将厚壳层沉积在不同尺寸的纳米颗粒上(图3h)。正如预期的那样,这些核/壳纳米颗粒表现出非常相似的光子雪崩动力学(图3i、j)。因此,通过合理设计核/壳结构,可在小尺寸纳米粒子中实现巨大非线性和较低激发阈值,例如,19.6 nm核/壳纳米粒子,其非线性为17-22,激发阈值约为22 kW cm-2(图2)。

通过调节Ho3+的含量,研究人员研究了速率对光子雪崩动力学的影响。为排除非辐射干扰,生长了较厚的NaYF4壳层。当Ho3+浓度超过2%时,可以观察到明显的光子雪崩现象。雪崩非线性呈现出上升-下降依赖性,在Ho3+掺杂10%时达到最大值(图3k、l),而激发阈值则呈现下降-上升变化,在Ho3+掺杂20-40%时达到最小值。这表明,重掺杂Ho3+对于触发至关重要。然而,过载可能导致能量耗散,对光子雪崩有害,这通过模拟得到了进一步验证。

04

单连续波光束亚衍射显微成像

为研究Ho3+引发光子雪崩的亚衍射成像能力,研究人员在单连续波束扫描多光子显微镜上对单个NaGdF4:Ho@NaYF4纳米颗粒进行了成像(图4a-c)。在绿蓝通道中同时收集绿色和蓝色发射以增强信号并通过二向色镜将其与红通道中的红色发射分离,从而实现同步检测。考虑到巨大的非线性和高亮度,研究人员使用了54.8 nm NaGdF4:10%Ho@NaYF4纳米粒子(图3h)。使用高数值孔径(1.45)物镜,表明衍射极限约为333 nm。可以发现,随着激发强度接近激发阈值,由点扩展函数轮廓决定的横向分辨率得到改善。此外,由于非线性较大,在相同激发强度下,绿蓝发射比红发射能够实现更高的成像分辨率。在激发阈值模式下,红通道和绿蓝通道的成像分辨率可分别提升至74±3 nm (19 kW cm-2) 和 85±6 nm (25 kW cm-2)。

然后,研究人员对细胞间肌动蛋白丝(隧道纳米管)进行亚细胞成像,肌动蛋白丝在细胞间通讯中起着至关重要的作用。用聚丙烯酸修饰 NaGdF4:Ho @NaYF4纳米粒子以获得水分散性并与鬼笔环肽结合以实现对肌动蛋白丝的靶向性。亲水化后,巨大非线性保持不变,而激发阈值略微增加至27 kW cm-2,这应归因于羟基振动造成的能量损失。BS-C-1细胞的细胞间肌动蛋白丝可以被光子雪崩纳米粒子很好地染色(图4d)。在涉及整个细胞的大视野(63.2× 63.2 μm2)下,随着激发强度的降低,肌动蛋白丝的分辨率明显提高。光子雪崩发射带来的更高分辨率在相对较小的视野(15.2×15.2 μm2;图 4e)下对局部肌动蛋白丝的特写扫描中更为明显。当激发强度接近激发阈值时,可以获得对比度高、细节更丰富图像。从进一步放大的肌动蛋白丝超微结构视图中,成像分辨率显著提高(图4f、g)。 红和绿蓝通道分别提升至95±5 nm和89±6 nm,增强了Ho3+光子雪崩的多色势。

图4 基于
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图4 基于

并行光子雪崩技术实现的单连续波光束亚衍射成像。a,成像单个NaGdF4:10%Ho @NaYF4纳米颗粒在兰德金属性通道中呈现独立的光声发射信号。b,放大显示所选纳米颗粒在a通道中的图像及其对应分辨率示意图。c,沿b图虚线穿过纳米颗粒处的点扩散函数分布及其高斯拟合曲线。d,BS-C-1细胞间质肌动蛋白丝(隧道纳米管)的亚细胞成像在Rand GB通道中标记有NaGdF4:10%Ho@NaYF4纳米颗粒图像尺寸为800×800像素。e,目标区域的特写成像d。f,两个目标区域的放大视图e。g,沿贯穿f中肌动蛋白丝的虚线方向展示点扩散函数轮廓及其对应的高斯拟合曲线。

05

多色亚衍射成像的可调发射

多色光子雪崩发射赋予钬掺杂纳米粒子多色亚衍射成像的应用前景。除了掺杂浓度和激发强度的影响外,研究人员还研究了主晶格和镧系元素共掺杂对Ho3+光子雪崩色度的影响,制备了立方相NaYF4、LiYF4和Y2O3核/壳纳米粒子作为六方相NaGdF4的对应物(图5a)。研究发现,六方相NaGdF4有利于Ho3+的绿/蓝光发射,而LiYF4有利于红光发射36(图5a)。与六方相NaGdF4相比,立方相NaYF4和LiYF4中Ho3+的光子雪崩表现出较小的非线性和较大的激发阈值,这可能与更大的声子能量加剧了非辐射性有关。Ho3+的光谱分裂在LiYF4中更为明显,这可以用来区分发光源。

为进一步调节色度,研究人员通过镧系元素共掺杂引入了额外的交叉弛豫。激发态吸收峰为2F7/2 (2300 cm-1) 的Ce3+共掺杂,提高了通过5I6 (Ho3+) +2F5/2(Ce3+) → 5I7(Ho3+)+2F7/2(Ce3+)的红光发射比例 (图5b)并通过随后的激发态吸收有利于红光发射能级 (5F5) 的布居。同时,Ce3+的引入导致非线性降低和激发阈值增加。 Tm3+与长寿命的3F4库能级共掺杂,通过[5F5(Ho3+)+3H6(Tm3+) →5I6(Ho3+)+3F4 (Tm3+)和3F4 (Tm3+)+5F5 (Ho3+) → 3H6 (Tm3+)+5F2,3/5K8 (Ho3+)]的交叉弛豫,提高了绿/蓝光发射比(图5c)。此外,与不含Tm3+的纳米粒子相比,引入Tm3+可获得更大的非线性和更小的激发阈值,这进一步巩固了储能能级在光子雪崩中的重要性。

因此,Ce3+共掺杂的LiYF4和Tm3+共掺杂的六方NaGdF4分别有利于Ho3+的红光和绿/蓝光子雪崩发射。受此启发,可以分别获得几乎纯红色(图5d)和同样强的红、绿、蓝光(图5e)光子雪崩发射。对于多色亚衍射显微镜,LiLuF4:20%Ho,0.5%Ce@LiYF4(LLF:Ho,Ce@LYF)具有更强的红光发射和更小的激发阈值,NaGdF4:10%Ho,10%Tm(NGF:Ho,Tm)具有突出的绿/蓝光发射和更大的激发阈值,这些都得到了优化(图5f)。这使得分别在低功率和高功率激发下收集LLF:Ho,Ce@LYF和NGF:Ho,Tm纳米粒子的红光和绿/蓝光发射成为可能。研究人员在红和绿蓝双通道中使用单个纳米粒子实现了多色亚衍射成像(图5g-i)。单个LLF:Ho,Ce@LYF和NGF:Ho,Tm纳米粒子呈现出独特的光谱特征,在单连续波束扫描多光子显微镜上成像。由于高功率和低功率激发下分别具有更强的绿/蓝光和红光发射,实现了双通道成像,分辨率分别为112±5纳米(GB)/125±13纳米(R)。 NGF:Ho,Tm纳米粒子的成像分辨率在激发阈值处可进一步提高至73±9 nm(GB)/58±5 nm(R)。随后,进行了多色亚细胞成像。LLF:Ho,Ce@LYF和NGF:Ho,Tm纳米粒子分别用鬼笔环肽和光子雪崩A分子修饰,以标记细胞间肌动蛋白丝并进入细胞质(图5j-m)。在包含整个细胞的大视野和靠近膜的小视野中,LLF:Ho,Ce@LYF和细胞内 NGF: Ho,Tm纳米粒子染色的细胞间细丝可分别在红和绿蓝通道中成像,半最大全宽为78±8 nm(GB)/102±13 nm(R)。有趣的是,捕获了含有NGF:Ho,Tm纳米粒子(GB)的LLF:Ho,Ce@LYF 染色的隧道纳米管(R)的细胞间结构(图5m)。此外,额外的平行亚细胞图像证实了光子雪崩的多色亚衍射成像能力。

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图5 帕斯托罗门控可调色度与多色亚衍射成像。a,不同宿主材料中钬的帕斯托罗门发射光谱,包括六方晶系(β)NaGdF4、立方晶系(α)NaYF4、LiYF4和Y2O3。b,含不同浓度Ce3+的NaGdF4:10%Ho、Ce@NaYF4纳米颗粒的帕斯托罗门发射光谱。插图:Ho3+与Ce3+之间的复合反应过程。c,含不同浓度Tm3+的NaGdF4: 10%Ho,Tm@NaYF4纳米颗粒的帕斯托罗门发射光谱。插图:Ho3+与Tm3+之间的复合反应过程。d,e, LiYF4:20%Ho,2%Ce@LiYF4(d)及NaGdF4:5%Ho,5%Tm @NaYF4(e)纳米颗粒的帕斯托罗门发射光谱。a-d的激发功率密度为500 kW·cm-2,e为3500 kW·cm-2。f,LiLuF4:20%Ho,0.5%Ce@LiYF4(LLF:Ho,Ce @LYF)和NaGdF4:10%Ho,10%Tm(NGF:Ho,Tm)纳米颗粒的B(左)、G(中)、R(右)帕斯托罗门发射强度随激发强度变化的对数曲线图。g,多色成像a,单层LLF:Ho,Ce@LYF和NGF:Ho,Tm纳米颗粒在965 nm激发下的红和绿蓝光声发射。h,点扩散函数轮廓及沿绿色虚线穿过纳米颗粒的高斯拟合曲线。i,NGF:Ho,Tm(1,2)和LLF:Ho,Ce@LYF(3)纳米颗粒在绿色中的红色光声发射光谱。j,鬼笔环肽修饰的LLF:Ho,Ce@LYF和平行光子雪崩修饰的NGF:Ho,Tm纳米颗粒在大视场范围内(覆盖整个细胞)的多色亚细胞成像,激发波长965 nm。k,j图左上区域兴趣区的放大多色亚细胞成像。l,k,虚线上的点扩散函数轮廓及高斯拟合曲线。为清晰起见,红色点扩散函数轮廓(h,l)中数据点间用连接线表示。m,j,图右下区域兴趣区的放大多色亚细胞成像。

通过采用Ho3+的双储能级配置,研究人员发现了Ho3+掺杂纳米颗粒在可调多色发射中的光声特性,实现了高非线性。研究发现,减少非辐射事件和保持适当的碰撞弛豫速率有利于光声发射。得益于约20阶的非线性特性,Ho3+的光声效应可将成像分辨率提升至74纳米,相当于激发波长的约1/13,这在衍射极限单连续波光束多光子显微镜下实现。此外,通过调节激发强度、基质晶格和碰撞弛豫途径,可调控Ho3+的光声色度。由此产生的占主导地位的红色及绿色/蓝色光声发射展现出不同的激发阈值,为多色亚衍射成像提供了便利。

与单环光子雪崩相比,钬平行光子雪崩具有独特的优势,包括高效的多色光子雪崩发射,具有较大的非线性和温和的激发阈值,色度可调以及分辨率低至亚100 nm的适用多色亚衍射成像。此外,与掺钬块体材料的光子雪崩的585/750 nm激发相比,965 nm激发在产生多色光子雪崩发射方面具有独特性,应有助于深层组织成像。在不久的将来,多焦点平行激发方案和金属纳米结构增强局部电场缩短光子雪崩上升时间将有利于快速成像场景。为进一步降低光子雪崩的激发阈值,有机染料或量子点的敏化以及与金属纳米结构的耦合可能会有所帮助,这能够分别增加吸收和放大局部电场。值得注意的是,光子雪崩发射与其他亚衍射成像方式兼容,实现了灵活的应用。由于对微环境的高度敏感性,平行光子雪崩在亚细胞传感和检测方面具有巨大的前景。这项研究为探索新型光子雪崩纳米粒子建立了一个范式并为多色亚衍射成像提供了一个有趣的平台。