镧系掺杂上转换纳米颗粒能够将近红外激发转化为可见和紫外发射,目前,上转换纳米颗粒因其光学稳定性和化学稳定性高、潜在毒性低、光穿透深度大、无背景光干扰以及对生物组织几乎无损伤等显著优点,在哺乳动物细胞的成像领域得到广泛的研究和应用,但其在植物细胞中的成像鲜少报道。这是由于植物细胞具有特殊的细胞壁结构（3～10 nm）,其中厚厚的纤维素和果胶阻碍了大分子物质的进入,因此,应用于植物细胞成像的纳米颗粒应足够小。而当上转换纳米颗粒的尺寸减小时,颗粒表面的缺陷大量增加,引起表面猝灭位点的增加,最终导致上转换纳米颗粒的发光效率降低而无法获得令人满意的细胞成像的分辨率。因此,利用上转换纳米颗粒实现植物细胞的高分辨仍是一项艰巨的任务。本文运用热裂解的方法合成双锥形的LiErF4:Tm3+@LiYF4上转换纳米颗粒,通过引入Tm3+离子作为能量捕获中心和包覆核壳结构对纳米颗粒内部和表面的缺陷进行修饰,从而显著提高其颗粒的光上转换输出的强度。同时,所合成纳米颗粒的双锥型形貌有利于其穿过植物细胞壁进入植物细胞,实现植物细胞的清晰成像。本文的主要研究内容及结果如下:首先,利用热裂解的方法合成系列的LiYF4:x%Er3+（x=10,20,50,80,100）纳米颗粒,颗粒的大小均为8 nm。通过对其光学性能的分析,我们证实了随着Er3+离子浓度的增加,纳米颗粒发生浓度猝灭的现象。通过引入Tm3+离子作为能量捕获中心可以减少能量迁移到晶粒内部缺陷位点的能量损失,LiErF4纳米颗粒650 nm处的发光强度明显增强。其次,为了钝化LiErF4上转换纳米颗粒表面的缺陷,进一步增强上转换发光,同时满足上转换纳米颗粒进入植物细胞,我们选择双锥形壳层的LiYF4进行包覆。双锥形的结构具有高的纵横比,可以较容易的穿过植物细胞的细胞壁进入细胞内。我们发现,包覆LiYF4壳层后的纳米颗粒在980 nm的激发下实现了超强红光的输出。红光位于生物窗口内,具有很强的组织穿透性,有利于植物细胞的成像。最后,我们将双锥形的LiErF4:Tm3+@LiYF4和球形的Na Gd F4:Yb3+,Er3+的上转换纳米颗粒在相同条件下进行表面处理后,浸泡洋葱表皮细胞。通过多光子激光扫描显微镜下可以看到,双锥形的LiErF4:Tm3+@LiYF4纳米颗粒更容易穿过细胞壁并进一步刺穿细胞膜,在洋葱细胞内的清晰成像,而球形的Na Gd F4:Yb3+,Er3+上转换纳米颗粒更多的聚集在植物壁间。该部分工作为探索上转换纳米粒子实现植物组织的高分辨率成像开辟了新的途径。