本论文主要研究了稀土离子掺杂无机纳米晶特别是ZnO和NaGdF4的光谱和光电子学,并初步探讨了NaGdF4纳米晶在荧光生物标记方面潜在的应用。　　 首先,我们采用改进的溶胶-凝胶法,成功地实现三价稀土离子在ZnO半导体纳米晶的体相掺杂和高效基质敏化的稀土离子发光。借助于稳态的位置选择光谱和瞬态的时间分辨光谱等手段,实现了稀土离子在ZnO纳米晶的多格点占据位置的光学探测,并揭示与晶格畸变相关的多位置形成机理。系统地分析了稀土离子体相掺杂ZnO纳米晶的电子能级结构、荧光动力学、能量传递等方面的内容。　　 其次,采用高温共沉淀的合成方法,在300℃油酸和十八烯的混合溶液中,将上转换的稀土离子和下转换的稀土离子分别掺入到六方相NaGdF4核壳结构纳米晶的内核和壳层中,合成了一种集稀土离子上转换和下转换于一身的、六方相NaGdF4核壳结构多功能纳米晶。通过改变壳层和内核中稀土离子的掺杂浓度或者掺杂离子的组合,成功地调控了壳层或内核中稀土离子在可见光区的多色发光输出。　　 同时,我们采用一种巧妙的设计方案,首次合成了一种同时具有Eu3+离子双模式发光的NaGdF4:Yb3+,Tm3+/NaGdF4:Eu3+核壳结构纳米晶。在273 nm紫外光的照射下,经由基质中Gd3+离子的敏化,得到了壳层中Eu3+强的红色下转换发光。更重要的是,借助于内核中Tm3+和Yb3+的双敏化作用和核壳结构的优点,在976 nm的近红外光照射下,我们也能得到壳层中Eu3+离子高效的红色上转换发光。这种十倍于Yb3+/Tm3+/Eu3+共掺情况下的铕离子上转换发光主要是因为我们采用的核壳结构能够有效地抑制由Tm3+和Eu3+之间交叉弛豫引起的能量猝灭的影响。我们将这种单分散的、集Eu3+离子上转换、下转换发光和Gd3+离子顺磁性能于一身的NaGdF4多功能核壳结构纳米晶经表面羧基功能化,用聚丙烯酸取代表面的油酸,使之具有良好的水溶性和生物相容性。将其与生物分子连接后,可以作为一种多功能的生物标记和磁共振成像显影试剂,进行生物科学和生命医学领域中异相或均相分析。目前,在这些方面的研究正在进行中。