三线态-三线态湮灭上转换机理、材料与应用研究

王筱梅，陈泉仑

（苏州科技大学 材料科学与工程学院，江苏 苏州 215009）

光子上转换（upconversion，简称UC）是将低能量光子转换为高能量光子的一种技术，根据机理可分为双光子吸收上转换（two-photon absorption upconversion，TPA-UC）和三线态-三线态湮灭上转换（triplet-triplet annihilation upconversion，TTA-UC）两种类型。前者具有三阶非线性极化效应，需在强激光场下有机分子方可被激发，并通过虚中间态同时吸收两个光子，从基态（S0）跃迁到第一激发单线态（S1），而后辐射跃迁回落至基态。由于虚中间态导致双光子吸收需要极高的激发功率密度（＞MW·cm-2），因此只能在超快（如纳秒、皮秒甚至飞秒）激光场强下实现[1-3]。

与双光子上转换（TPA-UC）不同的是，三线态-三线态湮灭上转换（TTA-UC）属于弱光上转换，最初是在菲和萘的混合溶液中通过选择性的激发菲而观察到萘的反斯托克斯荧光，又称P型-延迟荧光（即两个三线态分子靠近时，通过湮灭过程生成S1态继而辐射衰变回落至基态）。此后，又在普罗黄素与蒽的混合溶液中观察到蒽的P-型延迟荧光。由于观察到的上转换发光强度很弱，该现象一直未得到重视。直至21世纪，美国的Castellano课题组选用系间窜越效率近乎1的重金属络合物作为光敏剂材料，观察到了肉眼可见的上转换现象[4]，这个领域的发展才开始活跃起来。文章将介绍近年来国内外（包括笔者课题组）TTA-UC材料及其应用的研究进展并进行了展望。

1 TTA上转换机理与上转换效率

三线态-三线态湮灭上转换（TTA-UC）是通过光敏剂与发光剂（又称湮灭剂）构成的双组分体系实现的，其机理如图1所示[5]：首先由光敏剂分子吸收低能量的光（S0→S1），继而通过系间窜越（即由单线态到三线态能级间的非辐射跃迁）将能量传递到光敏剂的三线态能级（S1→T1）；然后，光敏剂三线态（T1）的能量传递到发光剂的三线态（T1），这一过程称为三线态-三线态能量转移（Triplet-triplet energy-transfer，TTT），两个三线态——————————的发光剂分子相互作用后得到一个激发的单线态分子和一个基态分子，此过程称为发光剂分子之间的三线态-三线态湮灭（Triplet-triplet annihilation，TTA）；最后，激发单线态湮灭剂分子（S1）通过辐射跃迁回落至基态，发出能量高于吸收光的荧光[6-9]。在TTA-UC过程中的每一步微观过程均为量子跃迁允许过程，故无需强激光泵浦，所需的激发功率密度低（大约在100 mW·cm-2量级）。由于弱光上转换所需的激发光的强度接近太阳光的强度，该技术在上转换激射[10]、三维荧光显微成像[11]、太阳能电池、光催化[12-13]以及光电器件[14-17]等高科技领域具有潜在的应用价值，因而更受科技界广泛青睐，激发了研究者极大的研究热情，成为有机光电领域的热点课题。

图1 三线态-三线态湮灭上转换（TTA-UC）Joblonski能级图

目前在TTA-UC领域中，提高TTA-UC的上转换效率、增大反斯托克斯（anti-Stokes，即发射光谱较相应的吸收光谱发生蓝移）位移和克服氧气猝灭，是其研究三大重点。TTA-UC上转换效率（ΦUC）可通过公式（1）计算得到，其中下标“s”和“r”分别表示样品（即光敏剂或发光剂）和参比物（如罗丹明6G）。具体地，Φr是参比物的荧光量子产率，Ar和As分别是参比物和光敏剂的吸光度，Fr和Fs分别为参比物和发光剂的发射光谱的积分面积，ηr和ηs分别为样品溶液和参比物溶液的折射率。

由于上转换过程涉及多个能量转移过程（见图1，Joblonski能级图），故上转换效率（ΦUC）也可通过公式（2）计算，即与光敏剂的系间窜越效率（ΦISC）、三线态-三线态能量转移（ΦTTT）、三线态-三线态湮灭效率（ΦTTA）和发光剂的荧光量子产率（Φf）的乘积成正比。

根据上转换的机理图和公式（2）可看出，系间窜越大的光敏剂有利于提高上转换效率。影响TTA-UC转换效率的另一个重要参数是三线态-三线态能量转移效率（ΦTTT）。由于TTT过程属于Dexter能量转移，分子之间有效扩散可确保光敏剂和发光剂的充分接触，因此，三线态寿命长的光敏剂多半具有更高的TTT效率。TTT效率可以用Stern-Volmer方程计算得到，见公式3。其中，I0是没有发光剂参与下光敏剂的磷光强度，I是在有发光剂参与下光敏剂的磷光强度，Ksv、[Q]和τ0分别是Stern-Volmer常数、发光剂浓度（mol·dm-3）和光敏剂的三线态寿命，kq是磷光猝灭常数。

研究中发现，kq常数大，表示光敏剂与发光剂之间的三线态-三线态能量转移过程大，即ΦTTT数值大。另外，降低发光剂三线态能级和单线态能级的差值（ΔEST=ES1-ET1）将有利于增强发光剂分子之间的湮灭效率（即ΦTTA数值大）[18]。实验中，可以通过测试激发光的阈值来评估ΦTTA数值的大小。需要强调一点，发光剂具有高效的荧光量子产率（Φf）至关重要。从TTA上转换的机理可以看出，TTA上转换效率与许多因素有关，此外，光敏剂和发光剂的浓度、激发光的功率以及所使用的介质等，也对上转换效率有着不可忽视的影响。

2 TTA上转换材料与应用

2.1 TTA上转换体系

TTA上转换（TTA-UC）是由光敏剂吸收低能量（长波长）的光，再经发光剂发出高能量（短波长）光一种现象。可见在上转换体系中，选择合适的光敏剂是关键。需要强调的是，光敏剂分子应在可见到近红外区域有强的吸收能力；同时，光敏剂的三线态寿命要足够长，从而保证有效的三线态-三线态能量传递（TTT）。通常光敏剂主要有金属配合物光敏剂和纯有机光敏剂两大类，由于金属配合物具有重原子效应，能增强自旋电子耦合作用，三线态量子产率接近100%，因此被广泛用作TTA-UC中的光敏剂。TTA上转换体系分子结构示意图如图2所示。

图2 TTA上转换体系分子结构示意图

2004年，Castellano课题组首次报道，用三联（对甲基）吡啶钌作为光敏剂（Ru（dmb）3，图2a）、用蒽作为发光剂，制备了光敏剂-发光剂共价相连的分子（图2b），以期提高TTT效率，由于蒽的荧光量子效率低（Φf=0.27），导致上转换量子效率也很低[4]。随后，该课题组依然以Ru（dmb）3为光敏剂，改用了量子效率高的9，10-二苯基蒽（DPA，图2c）作为发光剂，构成二元混合物体系，得到的上转换强度比前者要高出24.4倍[19]。其原因归究于DPA荧光量子产率（Φf=0.95）远远高于蒽（Φf=0.27），同时，由于TTA-UC机制是取决于光敏剂与发光剂之间的扩散碰撞，将光敏剂与发光剂共价相连，不利于两者之间通过有效碰撞来传递能量，从而降低了上转换效率。虽然三联吡啶钌络合物的系间窜越接近100%，三线态布局多，但由于其在可见光吸收能力不强、三线态寿命不长（0.87μs），作为三线态光敏剂存在一定的局限。

金属卟啉配合物通常具有较长的三线态寿命，其Q-band吸收位于可见区（～532 nm），是另一类非常受青睐的光敏剂[20]。Castellano课题组首先报道将八乙基卟啉钯（PdOEP，图2d）作为光敏剂，与DPA为发光剂构成上转换体系，获得绿-转-蓝上转换效率高达28%[21]。2018年，Gray等报道一类轴向自组装卟啉光敏剂，分别与不同的链长蒽衍生物构成TTA-UC体系，发现从八乙基卟啉钌（RuOEP，图2e）到轴向配位的蒽的三线态能量转移最为有效，绿-转-蓝上转换效率达到4.5%[22]。为了进一步提高上转换体系对不同波段可见光，特别是对红外或近红外光的吸收能力，使TTA-UC体系能够将更多长波段的低能量光进行转换并加以利用。研究者制备了更大共轭结构的金属卟啉配合物PdPh4TBP（图2f）和PdPh4MeO8-TNP（图2g）作为光敏剂，选用能级合适且荧光量子效率高的芳香化合物为发光剂，在635 nm和695 nm波长激发下，得到红-转-绿和红-转-橙上转换，反斯托克斯位移分别为0.58和0.43 eV[23-24]。鉴于这些结构复杂的金属卟啉配合物合成过程复杂且不够环保，另一类大环共轭结构的酞菁配合物受到关注。因为金属酞菁络合物的Q带吸收位于红光及近红外光区域，作为光敏剂可将近红外光上转换为可见光，在染料敏化太阳能电池方面具有潜在的应用价值。2020年，笔者课题组将酞菁钯（TBPcPd，图2h）作为光敏剂与发光剂PDI等（图2i）组成TTA-UC体系，在655 nm波长激发下获得～575 nm的红-转-黄上转换（效率为4.2%～8.0%），并可驱动硅光电二极管产生明显的光电流[25-26]。

另一方面，发光剂的选择对TTA上转换的作用也至关重要，发光剂不但要有高的荧光量子产率还要具有较高的三线态能级，这样才可获得较好的上转换发射。2005年，Castellano课题组发现，用9，10-二苯基蒽（DPA，图2c）作为发光剂，比用蒽作为发光剂获得的上转换强度要提高24倍以上，这归因于DPA的单线态荧光量子产率（Φf=0.95）远高于蒽（Φf=0.27）；同时，由于蒽在发射荧光时会产生二聚体，将与其单线态荧光发光竞争，也会使得发光强度进一步减弱[27]。2009年，该组再次采用三联吡啶钌和DPA组合，乙腈作溶剂进行了上转换测试。 这次采用了860 nm激发波长，得到了440 nm发射波长，反斯托克斯位移高达1.38 eV[28]，实现了红外光-转-蓝光的上转换。2010年，Castellano等使用PDI作为发光剂（图2i）与钌配合物作为敏化剂，在780 nm光激发下得到541 nm上转换[29]，实现了红外光-转-黄光的上转换。2011年，赵建章课题组用二萘嵌苯（图2j）作为发光剂与Bodipy衍生物作为光敏剂（图2k），在532 nm激发下得到445～516 nm的上转换，该敏化剂三线态寿命较长（95.2μs），提高了TTT过程的效率，其绿-转-蓝上转换效率高达16.5%[30]。

从太阳能利用的角度来看，近红外光-转-蓝光或红-转-蓝上转换体系更加令人感兴趣，因其在红光或近红外光谱范围内能有效地捕获太阳光。典型的红-转-蓝上转换体系有PtTPBP/苝和PtTPBP/2CBPEA二元体系[31]，两者均能在635 nm波长激发下产生455 nm的上转换荧光，反斯托克斯位移可达0.73～0.80 eV。除了红-转-蓝上转换体系，红-转-黄上转换体系研究也多见报道，主要是由红荧烯（5，6，11，12-四苯基并四苯）作为发光剂与相应的光敏剂组成的二元体系。如PdPh4TBP/红荧烯[32]、PdPh4MeO8TNP/红荧烯[32]、PdTAP/红荧烯[33]和PdPc（OBu）8/红荧烯[34]在甲苯溶液中组成双组分体系，上述四个上转换体系激发波长和发射光子之间的净能量转变（即发斯托克斯位移）分别为：PdTAP/红荧烯（0.62 eV）＞PdPc（OBu）8/红荧烯（0.50 eV）＞PdPh4MeO8TNP/红荧烯（0.43 eV）＞PdPh4TBP/红荧烯（0.26 eV）。此外，报道的红-转-绿和红-转-橙的上转换二元体系有PdPh4TBP/9，10-二苯乙基蒽（BPEA）和PdPh4MeO8TNP/9，10-二苯乙基并四苯（BPEN），在甲苯溶液获得的发斯托克斯位移分别为0.58和0.43 eV[23-24]。2009年，Castellano课题组报道2，3-联乙酰基丁二酮/2，5-联苯恶唑（PPO）二元体系，可见442 nm的蓝光转换为紫外光（360 nm），反斯托克斯位移为0.64 eV[35]。尽管上转换效率很低，但为研发上转换-染料敏化太阳能提供一种思路。在上转换白光的研究中，该课题组采用9，10-二甲基蒽（DMA）作为发光剂[36]，用514.5 nm激发三联吡啶钌光敏剂，经过TTT和TTA过程后，DMA分子进入单线态激发态。此时，单分子DMA分子回到基态发出上转换蓝光；同时二聚体DMA回到基态发出下转换黄光，蓝光与黄光混合之后可呈现白光。然而，这种方法获得的白光光谱受激发光强度和发光剂浓度改变而变化，为了获得上转换激发模式下高效稳定的白光发射，2020年，笔者课题组报道了一类具有近乎全色发光（420～700 nm）的湮灭剂（FPCPA）及其接枝聚合物poly（FPCPA-HEMA），发现其宽光谱特征归结于醛基的微扰效应。该湮灭剂与发红色磷光的光敏剂（PdBrTPP）构成双组分体系，可获得稳定高效的白光发射（420～800 nm）。基于这种宽光谱的白光绝大多能量来自于湮灭剂的发射，避免了三线态敏化过程（即分子间Dexter短程相互作用）中的能量损失，故获得的白光发射（CIE坐标x=0.30，y=0.33）具有高效率和优异的光谱稳定特性。在532 nm激光激励下，聚合物体系白光效率可达6.1%[37]。该项研究提供一个新的分子设计概念，通过TTA-UC激发模式实现高效高稳定性的白光发射提供了新的解决思路。

由TTA-UC机理可知，敏化剂由基态（S1）跃迁至单线态激发态（S1），而后经系间窜越至三线态（T1），进一步地将三线态能量传递给发光剂的三线态激发态（即TTT过程）；后者发生三线态-三线态湮灭（即TTA过程）继而产生上转换荧光（UC）。可见选择合适的介质，有助于促进光敏剂和发光剂之间的能量交换，对TTA上转换的作用也至关重要。鉴于当前报道的光敏剂和发光剂分子的种类和数目有限，通过有机合成制备新的上转换材料费时费事又不环保，笔者课题组另辟蹊径，研究上转换介质对上转换效率的影响规律。研究发现使用多元醇的质子介质，上转换效率随着溶剂羟基数目增多不断提高，在532 nm光激发下，PdOEP/DPA在多元醇介质中的上转换效率高达25%。通过Stern-Volmer方程计算了在多元醇的介质中光敏剂与发光剂之间的三线态-三线态能量转移（TTT）过程，证实了有效的三线态淬灭源于溶剂的羟基效应，羟基的数目对双组分体系中的三线态能量转移呈正相关性；在β-环糊精/多元醇为介质中的三元超分子复合体系中，上转换效率从25%提高至36%。相比于传统的芳香类溶剂，环糊精/多元醇介质毒性小挥发性小，绿色环保，操作简便，可有效提高上转换效率。该研究工作被德国马普所Landfester教授在Chem Soc Rev综述论文中以配图评述[38]，对主客体材料（特别是利用大环分子）应用于上转换体系，以解决TTA-UC领域氧气淬灭的难题问题具有启发性意义[38]。

三线态-三线态上转换是基于有机化合物的三线态布局、三线态能量转移和三线态湮灭机制实现的，这些过程都会受到三线态氧的淬灭。因此在使用时需要隔绝氧，这就使得弱光上转换的应用受到了极大限制。长期以来，众多研究者试图通过胶束包覆、聚合物包埋、软-硬壳封装等技术以期解决绝氧的瓶颈问题，但这些制备技术大多复杂且导致上转换效率明显降低（＜6%）。笔者课题组提出将天然萜烯试剂应用于TTA-UC体系的分散介质。结果表明以柠檬烯作为绿色溶剂，可通过光化学反应捕获溶剂中分散的氧气，因而当其做为TTA-UC的分散溶剂介质时，成功实现在氧气氛围下TTA-UC体系高效稳定发光。笔者课题组还拓展研究了系列的质子型和非质子型萜烯试剂，均具有同样稳定的氧气氛围下光子上转换现象，对未来氧气氛围下高性能上转换介质提供了重要的指导[39]。2014年，课题组报道了通过一个简单的方法（不需要对光敏剂内部结构进行修饰）增加TTA-UC效率，提出“外部重原子效应比内部重原子效应能更有效地提高上转换效率”思路[40]。同年，课题组报道了以PdⅡ金属卟啉配合物和DPA形成的双分子体系的油包水（O/W）微乳液上转换[6]，探索了温度对TTA-UC的影响，发现ΦUC随温度升高而升高，最高可达33.12%；该微乳液上转换体系无需除氧，方法简便，在上转换电化学方面显示出潜的在应用前景。

文章所涉及的TTA-UC体系中光敏剂和发光剂及其相应的参数见表1。

表1 文章所涉及的TTA-UC体系中光敏剂和发光剂及其相应的参数

2.2 TTA上转换技术应用前景

TTA上转换由于具备上转换效率高、所需激发能量低等优点被研究者广泛应用于各类新能源和生物医学等领域。目前，染料敏化太阳能电池（DSSC）的最高光电转换效率可达～11%，其电池的阳极材料为TiO2薄膜吸附的有机染料分子（N3和N-719），通过该光阳极对太阳光进行吸收并转换为电能。在DSSC中有机染料分子被视为“电子泵”，这个泵的驱动力就是太阳光。由于N3和N-719染料的吸收范围在290～700 nm之间，对占太阳光全部能量高达43%的红外光却利用甚微，所以利用上转换材料将红外光转换为染料可以充分吸收利用的可见光，对于提高电池的光电转换效率具有重要的意义。

2019年，Morio Nagata课题组报道了一种在介孔TiO2上共吸附Pt-卟啉和蒽衍生物从而集成的光子上转换染料敏化太阳能电池[41]。为了将TTA-UC结合到染料敏化太阳能电池（DSSC）中，使用了一种共吸附方法，将具有烷基羧酸链的TTA-UC光敏剂和发光剂染料吸附到介孔TiO2上。在1个太阳（100 mW·cm-2）的光强照射下，染料敏化太阳能电池（DSSC）的功率转换效率提高了0.72%。2020年，Mika Kinoshita等人报道了一个通过使用基于近红外-可见TTA-UC的固体薄膜为钙钛矿太阳能电池，并增强了其对近红外区的光敏感性[42]。将TTA-UC薄膜附着在半透明钙钛矿太阳能电池的后面，在938 nm的光激发下能观察到光电流的产生。

无机半导体材料一般禁带较宽，仅能吸收紫外光和可见光短波部分。若将TTA上转换材料与无机半导体进行复配，则可利用上转换技术将长波长光转换短波长光，有望解决无机半导体吸收缺陷。Wonyong Choi课题组将TTA-UC技术与无机半导体催化剂复配[43]，他们在亚带隙光催化的宽吸收层状膜系统中分别叠加红-转-蓝和绿-转-蓝UC膜，获得了第一个使用TTA-UC原理的原型器件，并利用红色和绿色的带隙光子产生了羟基自由基进而光催化降解气态乙醛。同年，王伟团队报道了一种基于等离子体增强TTA-UC的g-C3N4-CdS片的高效光催化制氢方法[44]。首次将宽光响应光催化剂与等离子体增强的TTA-UC纳米粒子用于光催化产氢。通过将Au纳米粒子引入含有铂（II）-八乙基卟啉和9，10-二苯基蒽（DPA）的TTA-UC纳米粒子的核心液体中，实现了基于等离子体的TTA-UC增强。Au-TTA纳米粒子与g-C3N4-CdS结合在可见光照射下达到了16.88 mmol·g-1的高产氢量，在绿光照射下达到了1.439%的表观量子效率。

太阳能电池实际应用的材料以固体为主，然而到目前为止，TTA-UC材料仅能在溶液中才能以产生高效的作用，上转换效率为3%～39%，这是因为TTA-UC是扩散机制，分子在溶液中的扩散效率可以得到显著提升。TTA-UC通常使用的溶剂为苯、DMF、甲苯、乙腈、二氯甲烷等。2016年笔者课题组系统地研究了质子和非质子溶剂对上转换效率的影响。结果表明，在非质子溶剂中，DPA/PdTPP的ΦUC值随着溶剂极性的增加而降低，而在质子溶剂中随溶剂极性的增加而增加。更重要的是，笔者发现在含有β-环糊精的醇溶剂中，光敏剂的磷光寿命（τP）延长，有利于三线态-三线态能量转移；同时β-环糊精（β-CD）的存在，DPA的自由旋转受到限制，使得湮灭剂的荧光量子产率（Φf）明显增强。因此，在60 mW·cm-2（λex=532 nm）低能量密度激发下，可使上转换效率由原来的25%提高至36%[13]，此为有效提高上转换效率最简便的方法，且无有害有机溶剂挥发的副作用。接着，笔者课题组又将光子晶体禁带特殊的调控应用于TTA-UC中，设计了多个不同禁带的光子晶体光学微腔结构，考察了不同光子带隙的光子晶体对TTA-UC过程中能量转移的调控及对总上转换效率的影响。结果表明，通过光子晶体微腔内调控，可有效遏制敏化剂在系间窜越过程回落至基态的占比，促使更多的三线态能量传递给发光剂分子，从而实现了上转换发光接近一个数量级的提升[45]。

生物荧光成像技术用于医学诊断，对于生物体内标记和识别有重大意义。若将上转换技术与生物成像技术相结合，可有效提高探针的光稳定性；同时，对生物体穿透性增强、活体成像的检测限更小、检测信噪比变高。2016年，Bonnet课题组合成了聚异丁烯-单甲基聚乙二醇嵌段共聚物，与光敏剂钯（II）四苯基并卟啉和发光剂类衍生物组成了聚合物，并获得了红-转-蓝TTA-UC效果，该体系可应用于肿瘤细胞成像[11]。此外，他们还发现一类生物相容性抗氧化剂（如L-抗坏血酸盐、谷胱甘肽、L-组氨酸、亚硫酸盐、羧酸盐）可用于保护这些聚合体中的TTA-UC过程，从而实现在有氧条件下的红-转-蓝上转换。2018年，李富友课题组报道了一种基于TTA-UC的光稳定性上转换纳米胶囊[46]。这种上转换纳米胶囊由酞菁衍生物PdPC（OBu）8作为光敏剂，并四苯衍生物（BPEN）作为发光剂组成。通过加入还原剂大豆油来消耗单线态氧，从而提高了TTA-UC的光稳定性。用还原溶剂大豆油制备的TTA-UC纳米胶囊，与甲苯等非还原性溶剂相比，显著提高了TTAUC的光稳定性，这种纳米胶囊可以用于具有高信噪比的生物成像[46]。同年，Jihye Park等人报道了一种具有亲水性金属-有机框架中的TTA-UC，可以用于体内超低功率成像[47]。这种金属-有机骨架（MOF）结合了蒽（发光剂）和卟啉（光敏剂），具有TTA-UC效果，从而实现了体内低功率激发的生物成像。

近年来，基于上转换量子点（UCNPs）的医疗技术（如光动力治疗、基因检测和药物输送）在生物医学领域得到广泛的应用。2016年，Kim课题组首次报道了一种利用上转换发光的不同来特异性识别不同癌细胞的医学诊断技术[48]。他们制备了一种多功能化的SiO2纳米胶囊，这种纳米胶囊通过封装两种不同的TTA-UC染料对，分别得到了蓝光和绿光的上转换发射，在其表面修饰能特异识别癌细胞的抗体或多肽，最终能实现对乳腺癌细胞和结肠癌细胞的标记和识别。这一高新技术的发展大大推进了TTA-UC在生命医学领域中的实际应用。同年，常静课题组用UCNPs将PDT、化疗和生物成像三种医学手段联合使用，实现了对癌细胞的特异性识别、标记和治疗[49]，这种治疗技术相比于单独使用PDT或者化疗手段，对癌细胞杀伤率显著增强，为癌症患者带来了福音。随后在2017年，韩纲课题组报道了一种基于TTA-UC诱导的抗肿瘤药物纳米颗粒，该课题组将这种纳米颗粒应用于肿瘤治疗中，结果发现在低功率远红光的照射下，能够实现对多个肿瘤细胞的有效抑制[50]。此外，这种基于TTA-UC技术的新型纳米颗粒还能够实现对抗肿瘤药物的精准释放，为肿瘤患者的治疗提供了新的有效方法，在实际临床应用中具有很大的潜在价值。

3 结论与展望

TTA上转换由于具有较低的光激发强度、可调节的激发和发射波长及较高上转换效率等优势，使其在太阳能电池、光催化以及医疗生物成像等领域具有潜在的应用前景。目前，TTA上转换还有很大的发展空间，表现在：（1）由于TTA-UC机制是取决于光敏剂与发光剂之间的扩散碰撞，这就需要在除氧的溶剂中进行，这种无氧条件的要求限制了实际应用；（2）尽管溶液中的TTA上转换效率较高，但在聚合物薄膜中上转换却很低，这无疑在很大程度上限制了这一极具前景的能量上转换的实际应用；（3）与其他上转换过程相比，TTA-UC的反斯托克斯位移不够大（通常≤1.0 eV）。以上三点若能得到解决，TTA上转换的应用将会获得质的突破。