Near-Infrared-Sensitive Materials Based on Upconverting Nanoparticles

Advanced Materials

Volumn 28, Issue 6, 2016, Pages 1208-1226

  Wu, Si ^a   Butt, Hans Jürgen ^a  

^a MAX PLANCK INSTITUTE FOR POLYMER RESEARCH   (Germany)

Author keywords

nanoparticles; near infrared; photochemistry; stimuli responsive materials; upconversion

Indexed keywords

LIGHT; MEDICAL APPLICATIONS; NANOPARTICLES; PHOTOCHEMICAL REACTIONS;

BIOMEDICAL APPLICATIONS; NEAR INFRARED; NEAR INFRARED REGION; PHOTOSENSITIVE MATERIALS; SENSITIVE MATERIALS; STIMULI-RESPONSIVE MATERIALS; UP-CONVERSION; UPCONVERTING NANOPARTICLES;

INFRARED DEVICES;

EID: 84957437116     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201502843     Document Type: Review

References (108)

1. J. F. Gohy, Y. Zhao, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 7117.
2. Z. Y. Tian, A. D. Q. Li, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 269.
3. a) M. Xiao, C. Jiang, F. Shi, NPG Asia Mater. 2014, 6, e128;
4. b) K. Nakai, S. Fujii, Y. Nakamura, S. Yusa, Chem. Lett. 2013, 42, 586.
5. A. M. Kloxin, A. M. Kasko, C. N. Salinas, K. S. Anseth, Science 2009, 324, 59.
6. A. Natansohn, P. Rochon, Chem. Rev. 2002, 102, 4139.
7. a) P. Zijlstra, J. W. M. Chon, M. Gu, Nature 2009, 459, 410;
8. b) S. Wu, S. Y. Duan, Z. Y. Lei, W. Su, Z. S. Zhang, K. Y. Wang, Q. J. Zhang, J. Mater. Chem. 2010, 20, 5202.
9. P. Juzenas, A. Juzeniene, O. Kaalhus, V. Iani, J. Moan, Photochem. Photobiol. Sci. 2002, 1, 745.
10. D. E. Hudson, D. O. Hudson, J. M. Wininger, B. D. Richardson, Photomed. Laser Surg. 2013, 31, 163.
11. R. Steiner, in Laser and IPL Technology in Dermatology and Aesthetic Medicine, (Eds:, C. Raulin, S. Karsai,), Springer, Berlin Heidelberg 2011, p. 23.
12. a) T. Furuta, S. S. H. Wang, J. L. Dantzker, T. M. Dore, W. J. Bybee, E. M. Callaway, W. Denk, R. Y. Tsien, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1999, 96, 1193;
13. b) M. Álvarez, A. Best, S. Pradhan-Kadam, K. Koynov, U. Jonas, M. Kreiter, Adv. Mater. 2008, 20, 4563;
14. c) M. Álvarez, A. Best, A. Unger, J. M. Alonso, A. del Campo, M. Schmelzeisen, K. Koynov, M. Kreiter, Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 4265.
15. F. Auzel, Chem. Rev. 2004, 104, 139.
16. J. A. Capobianco, F. Vetrone, T. D'Alesio, G. Tessari, A. Speghini, M. Bettinelli, Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 3203.
17. C. J. Carling, J. C. Boyer, N. R. Branda, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10838.
18. J. V. Garcia, J. P. Yang, D. K. Shen, C. Yao, X. M. Li, R. Wang, G. D. Stucky, D. Y. Zhao, P. C. Ford, F. Zhang, Small 2012, 8, 3800.
19. F. Wang, X. G. Liu, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 976.
20. M. Haase, H. Schafer, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 5808.
21. S. L. Gai, C. X. Li, P. P. Yang, J. Lin, Chem. Rev. 2014, 114, 2343.
22. S. Y. Han, R. R. Deng, X. J. Xie, X. G. Liu, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 11702.
23. See, for example, Special Issue on Photon Upconversion Nanomaterials: Chem. Soc. Rev. 2015, 6, p. 1291.
24. N. M. Idris, M. K. G. Jayakumar, A. Bansal, Y. Zhang, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 1449.
25. D. J. Gargas, E. M. Chan, A. D. Ostrowski, S. Aloni, M. V. P. Altoe, E. S. Barnard, B. Sanii, J. J. Urban, D. J. Milliron, B. E. Cohen, P. J. Schuck, Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 300.
26. a) J. F. Suyver, J. Grimm, M. K. van Veen, D. Biner, K. W. Kramer, H. U. Gudel, J. Lumin. 2006, 117, 1;
27. b) G. F. Wang, W. P. Qin, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, R. J. Kim, Opt. Express 2008, 16, 11907.
28. J. F. Suyver, J. Grimm, K. W. Kramer, H. U. Gudel, J. Lumin. 2005, 114, 53.
29. Q. Q. Zhan, J. Qian, H. J. Liang, G. Somesfalean, D. Wang, S. L. He, Z. G. Zhang, S. Andersson-Engels, ACS Nano 2011, 5, 3744.
30. Y. F. Wang, G. Y. Liu, L. D. Sun, J. W. Xiao, J. C. Zhou, C. H. Yan, ACS Nano 2013, 7, 7200.
31. a) X. J. Xie, N. Y. Gao, R. R. Deng, Q. Sun, Q. H. Xu, X. G. Liu, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12608;
32. b) Y. T. Zhong, G. Tian, Z. J. Gu, Y. J. Yang, L. Gu, Y. L. Zhao, Y. Ma, J. N. Yao, Adv. Mater. 2014, 26, 2831;
33. c) J. Shen, G. Y. Chen, A. M. Vu, W. Fan, O. S. Bilsel, C. C. Chang, G. Han, Adv. Opt. Mater. 2013, 1, 644.
34. H. L. Wen, H. Zhu, X. Chen, T. F. Hung, B. L. Wang, G. Y. Zhu, S. F. Yu, F. Wang, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 13419.
35. a) Q. Ju, X. Chen, F. Ai, D. Peng, X. Lin, W. Kong, P. Shi, G. Zhu, F. Wang, J. Mater. Chem. B 2015, 3, 3548;
36. b) F. Ai, Q. Ju, X. Zhang, X. Chen, F. Wang, G. Zhu, Sci. Rep. 2015, 5, 10785.
37. W. Q. Zou, C. Visser, J. A. Maduro, M. S. Pshenichnikov, J. C. Hummelen, Nat. Photonics 2012, 6, 560.
38. J. C. Boyer, C. J. Carling, B. D. Gates, N. R. Branda, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15766.
39. J. P. Lai, Y. X. Zhang, N. Pasquale, K. B. Lee, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 14419.
40. L. Wang, H. Dong, Y. N. Li, R. Liu, Y. F. Wang, H. K. Bisoyi, L. D. Sun, C. H. Yan, Q. Li, Adv. Mater. 2015, 27, 2065.
41. C. J. Carling, F. Nourmohammadian, J. C. Boyer, N. R. Branda, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 3782.
42. B. Yan, J. C. Boyer, N. R. Branda, Y. Zhao, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19714.
43. G. Liu, L. Z. Zhou, Y. Su, C. M. Dong, Chem. Commun. 2014, 50, 12538.
44. B. Yan, J. C. Boyer, D. Habault, N. R. Branda, Y. Zhao, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16558.
45. W. Li, J. S. Wang, J. S. Ren, X. G. Qu, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 2248.
46. M. L. Viger, M. Grossman, N. Fomina, A. Almutairi, Adv. Mater. 2013, 25, 3733.
47. Y. M. Yang, B. Velmurugan, X. G. Liu, B. G. Xing, Small 2013, 9, 2937.
48. M. K. G. Jayakumar, N. M. Idris, Y. Zhang, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012, 109, 8483.
49. J. Shen, G. Y. Chen, T. Y. Ohulchanskyy, S. J. Kesseli, S. Buchholz, Z. P. Li, P. N. Prasad, G. Han, Small 2013, 9, 3213.
50. Y. M. Yang, Q. Shao, R. R. Deng, C. Wang, X. Teng, K. Cheng, Z. Cheng, L. Huang, Z. Liu, X. G. Liu, B. G. Xing, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 3125.
51. Y. H. Chien, Y. L. Chou, S. W. Wang, S. T. Hung, M. C. Liau, Y. J. Chao, C. H. Su, C. S. Yeh, ACS Nano 2013, 7, 8516.
52. M. A. Azagarsamy, D. D. McKinnon, D. L. Age, K. S. Anseth, ACS Macro Lett. 2014, 3, 515.
53. L. Z. Zhao, J. J. Peng, Q. Huang, C. Y. Li, M. Chen, Y. Sun, Q. N. Lin, L. Y. Zhu, F. Y. Li, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 363.
54. Z. Chen, W. Sun, H.-J. Butt, S. Wu, Chem.-Eur. J. 2015, 21, 9165.
55. Z. Chen, S. He, H.-J. Butt, S. Wu, Adv. Mater. 2015, 27, 2203.
56. S. He, K. Krippes, S. Ritz, Z. Chen, A. Best, H.-J. Butt, V. Mailänder, S. Wu, Chem. Commun. 2015, 51, 431.
57. E. Ruggiero, A. Habtemariam, L. Yate, J. C. Mareque-Rivas, L. Salassa, Chem. Commun. 2014, 50, 1715.
58. Y.-R. Luo, Handbook of Bond Dissociation Energies in Organic Compounds, CRC Press, Boca Raton, FL. 2003.
59. L. Zayat, O. Filevich, L. M. Baraldo, R. Etchenique, Phil. Trans. R Soc. A 2013, 371, 20120330.
60. Y. L. Dai, H. H. Xiao, J. H. Liu, Q. H. Yuan, P. A. Ma, D. M. Yang, C. X. Li, Z. Y. Cheng, Z. Y. Hou, P. P. Yang, J. Lin, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18920.
61. Y. Z. Min, J. M. Li, F. Liu, E. K. L. Yeow, B. G. Xing, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1012.
62. E. Ruggiero, J. Hernandez-Gil, J. C. Mareque-Rivas, L. Salassa, Chem. Commun. 2015, 51, 2091.
63. P. T. Burks, J. V. Garcia, R. GonzalezIrias, J. T. Tillman, M. T. Niu, A. A. Mikhailovsky, J. P. Zhang, F. Zhang, P. C. Ford, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18145.
64. A. E. Pierri, P. J. Huang, J. V. Garcia, J. G. Stanfill, M. Chui, G. Wu, N. Zheng, P. C. Ford, Chem. Commun. 2015, 51, 2072.
65. T. Q. Wu, M. Barker, K. M. Arafeh, J. C. Boyer, C. J. Carling, N. R. Branda, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 11106.
66. W. Wu, L. M. Yao, T. S. Yang, R. Y. Yin, F. Y. Li, Y. L. Yu, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15810.
67. a) S. Angelos, E. Choi, F. Vogtle, L. De Cola, J. I. Zink, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 6589;
68. b) Y. C. Zhu, M. Fujiwara, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 2241.
69. J. A. Liu, W. B. Bu, L. M. Pan, J. L. Shi, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 4375.
70. J. N. Liu, J. W. Bu, W. B. Bu, S. J. Zhang, L. M. Pan, W. P. Fan, F. Chen, L. P. Zhou, W. J. Peng, K. L. Zhao, J. L. Du, J. L. Shi, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 4551.
71. X. M. Li, L. Zhou, Y. Wei, A. M. El-Toni, F. Zhang, D. Y. Zhao, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 15086.
72. L. Wang, H. Dong, Y. N. Li, C. M. Xue, L. D. Sun, C. H. Yan, Q. Li, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4480.
73. B. F. Zhang, M. Frigoli, F. Angiuli, F. Vetrone, J. A. Capobianco, Chem. Commun. 2012, 48, 7244.
74. Z. W. Chen, L. Zhou, W. Bing, Z. J. Zhang, Z. H. Li, J. S. Ren, X. G. Qu, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7498.
75. L. Zhou, Z. W. Chen, K. Dong, M. L. Yin, J. S. Ren, X. G. Qu, Adv. Mater. 2014, 26, 2424.
76. A. Stepuk, D. Mohn, R. N. Grass, M. Zehnder, K. W. Kramer, F. Pelle, A. Ferrier, W. J. Stark, Dent. Mater. 2012, 28, 304.
77. S. Beyazit, S. Ambrosini, N. Marchyk, E. Palo, V. Kale, T. Soukka, B. T. S. Bui, K. Haupt, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 8919.
78. Q. B. Xiao, Y. T. Ji, Z. H. Xiao, Y. Zhang, H. Z. Lin, Q. B. Wang, Chem. Commun. 2013, 49, 1527.
79. a) N. J. Farrer, J. A. Woods, L. Salassa, Y. Zhao, K. S. Robinson, G. Clarkson, F. S. Mackay, P. J. Sadler, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 8905;
80. b) F. S. Mackay, J. A. Woods, P. Heringova, J. Kasparkova, A. M. Pizarro, S. A. Moggach, S. Parsons, V. Brabec, P. J. Sadler, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 20743.
81. T. T. Lee, J. R. Garcia, J. I. Paez, A. Singh, E. A. Phelps, S. Weis, Z. Shafiq, A. Shekaran, A. del Campo, A. J. Garcia, Nat. Mater. 2015, 14, 352.
82. A. Schmid, J. S. Dordick, B. Hauer, A. Kiener, M. Wubbolts, B. Witholt, Nature 2001, 409, 258.
83. T. Ikeda, J. Mamiya, Y. L. Yu, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 506.
84. H. K. Bisoyi, Q. Li, Acc. Chem. Res. 2014, 47, 3184.
85. J. Joensen, J. H. Demmink, M. I. Johnson, V. V. Iversen, R. A. B. Lopes-Martins, J. M. Bjordal, Photomed. Laser Surg. 2011, 29, 145.
86. a) American National Standard for Safe Use of Lasers, Laser Institute of America: Orlando, FL. 2000;
87. b) Laser Safety Handbook, Northwestern University, Evanston, IL 2011.
88. R. R. Deng, F. Qin, R. F. Chen, W. Huang, M. H. Hong, X. G. Liu, Nat. Nanotechnol. 2015, 10, 237.
89. S. Eustis, M. A. El-Sayed, Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 209.
90. a) W. Feng, L. D. Sun, C. H. Yan, Chem. Commun. 2009, 4393;
91. b) S. Z. Zhang, L. D. Sun, H. Tian, Y. Liu, J. F. Wang, C. H. Yan, Chem. Commun. 2009, 2547;
92. c) A. Priyam, N. M. Idris, Y. Zhang, J. Mater. Chem. 2012, 22, 960;
93. d) M. Saboktakin, X. Ye, S. J. Oh, S.-H. Hong, A. T. Fafarman, U. K. Chettiar, N. Engheta, C. B. Murray, C. R. Kagan, ACS Nano 2012, 6, 8758;
94. e) M. Fujii, T. Nakano, K. Imakita, S. Hayashi, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 1113;
95. f) P. Kannan, F. Abdul Rahim, R. Chen, X. Teng, L. Huang, H. Sun, D. H. Kim, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 3508;
96. g) M. Saboktakin, X. Ye, U. K. Chettiar, N. Engheta, C. B. Murray, C. R. Kagan, ACS Nano 2013, 7, 7186;
97. h) N. J. Greybush, M. Saboktakin, X. C. Ye, C. Della Giovampaola, S. J. Oh, N. E. Berry, N. Engheta, C. B. Murray, C. R. Kagan, ACS Nano 2014, 8, 9482;
98. i) N. Niu, F. He, P. Ma, S. Gai, G. Yang, F. Qu, Y. Wang, J. Xu, P. Yang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 3250;
99. j) N. Mauser, D. Piatkowski, T. Mancabelli, M. Nyk, S. Mackowski, A. Hartschuh, ACS Nano 2015, 9, 3617;
100. k) W. Zhang, F. Ding, S. Y. Chou, Adv. Mater. 2012, 24, OP236.
101. N. Liu, W. Qin, G. Qin, T. Jiang, D. Zhao, Chem. Commun. 2011, 47, 7671.
102. K. Ueno, H. Misawa, J. Photochem. Photobiol. C 2013, 15, 31.
103. a) Z. Yin, Y. Zhu, W. Xu, J. Wang, S. Xu, B. Dong, L. Xu, S. Zhang, H. Song, Chem. Commun. 2013, 49, 3781;
104. b) J. H. Lin, H. Y. Liou, C. D. Wang, C. Y. Tseng, C. T. Lee, C. C. Ting, H. C. Kan, C. C. Hsu, ACS Photonics 2015, 2, 530.
105. M. A. Tasdelen, Y. Yagci, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 5930.
106. a) Z. Shi, P. Peng, D. Strohecker, Y. Liao, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14699;
107. b) V. K. Johns, P. Peng, J. Dejesus, Z. Wang, Y. Liao, Chem.-Eur. J. 2014, 20, 689;
108. c) Z. Wang, V. K. Johns, Y. Liao, Chem.-Eur. J. 2014, 20, 14637.