近日，我院曾松军教授课题组在稀土近红外二区（NIR-II）探针的设计与应用方面再度取得新进展，该成果以“Tailoring Crystal Structureand Energy Modulation Pathwaysfor Boosted NIR-II Luminescence Imaging beyond 1600 nm”为题在校定TOP期刊Nano Letters上发表。近年来，曾松军教授课题组围绕着多功能NIR-II光学探针设计及应用，开展多学科交叉研究，取得了系列研究成果，先后在国际一流期刊Nano Letters 2025, DOI:10.1021/acs.nanolett.5c03694; Nano Letters 2025, 25, 11097; Small 2024, 20, 2405457; Small 2024, 20, 2400883; Advanced Materials 2023, 35, 2207038; Nano Today 2023, 53, 102027; Nano Letters 2023, 23, 10642; Nano Letters 2022, 22, 2691; Advanced Science 2022, 9, 2203902; ACS Nano 2021, 15, 3201; ACS Nano 2019, 13, 248; Advanced Science 2021, 8, 2004391等上发表。

NIR-II（1000-1700 nm）光学成像凭借低光子散射、深层组织穿透的独特优势，在无创体内光学诊断领域展现出巨大潜力，成为生物医学成像技术的重要发展方向。其中，1600-1700 nm的NIR-IIb子波段因进一步降低的水和组织的光子吸收与散射，理论上可实现更高的信噪比（SNR）和成像深度。然而，当前主流的钕（Nd）、钬（Ho）、铒（Er）基纳米探针发射波长多局限于1000-1550 nm，难以覆盖1600 nm以上的NIR-IIb波段；同时，铥（Tm）基纳米晶体虽存在1600-2100 nm的发射跃迁（³F₄→³H₆），但传统高温共沉淀或水热法制备的纳米晶体多为六方相（β相），严重抑制1600 nm以上的发光强度，无法满足深层组织高分辨率成像需求。因此，开发高性能NIR-IIb波段（>1600 nm）荧光发射、兼具高稳定性与生物相容性的纳米探针，成为突破现有成像技术瓶颈的关键。

基于此，湖南师范大学物电院曾松军教授团队提出一种通用的锰离子（Mn²⁺）发光调控策略，成功解决了NIR-IIb纳米探针发光效率低的问题。以NaLnF₄:Yb/Tm（Ln=Lu、Y、Yb）为基质，通过Mn²⁺掺杂实现三重调控：一是诱导晶体结构从六方相（β相）向立方相（α相）转变；二是调控声子能量提升能量交叉弛豫效率；三是构建Tm³⁺-Mn²⁺高效能量转移通路，显著增强多声子介导的交叉弛豫（MPCR）过程。经亲水性修饰后展现出卓越的生物成像性能，实现了高分辨血管、骨骼及肠道深组织光学成像。这一成果为设计用于深组织光学成像的高效NIR -IIb纳米探针提供了一种新的发光调控方法。

我院博士研究生毕胜辉和徐姚为论文的共同第一作者，曾松军教授为本论文的唯一通讯作者，湖南师范大学为论文的第一及通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金、湖南省杰出青年基金以及湖南省芙蓉学者奖励计划等基金的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c03694.

一审：曾松军

二审：廖洁桥

三审：刘红荣