甲基汞是一种强毒性离子,它能在人体器官中累积,造成新生儿的中枢神经和内脏损伤。因此,快速有效地检测生物体内甲基汞含量对身体健康来说是一个非常重要的课题。基于稀土上转换纳米颗粒作为荧光探针的上转换荧光检测具有大斯托克斯位移,无生物样品自发荧光,非常深的穿透深度和无光漂白等优点。然而由于稀土上转换纳米颗粒在制备过程中引入的表面缺陷和大声子官能团,以及上转换发光吸收截面小等原因造成上转换发光效率低,成为限制其实际应用的一个瓶颈问题。近年来科研工作者通过声子能量调控、核壳结构设计、金属诱导表面等离子体共振等方法来实现上转换荧光增强。通过光子晶体的调制是提高上转换发光效率的另外一种非常有效的方法。光子晶体自从1987年被Yablonovitch首次提出以来,随即引起了科研界的广泛关注并进行深入的研究。光子晶体是指是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工晶体结构,这种长程有序的周期性结构对电磁波的周期性调制会产生一个光子禁带,特定频率的光在光子带隙内禁止传播。三维反蛋白石光子晶体,由于具有薄壁、高的连通性和良好的开放性这种优良的结构,不但可以实现对发光体的调制,而且可以有效地抑制嵌入其中发光体的长程能量传递过程,提高发光效率。近年来对于反蛋白石光子晶体对发光的调制开展了广泛地研究,但这些研究主要集中在对下转换发光的调制,关于反蛋白石对上转换发光的调制研究还比较少。本论文开展了制备In₂O₃:Yb³⁺,Er³⁺反蛋白石光子晶体的研究,通过反蛋白石光子晶体特殊的结构调控上转换发光过程和提高上转换发光效率,在此基础上构筑上转换生物传感器,进行血清中甲基汞的高灵敏检测。本论文主要进行以下两方面的研究工作:1.通过PMMA模板结合溶胶-凝胶的方法制备了In₂O₃:Yb³⁺,Er³⁺反蛋白石光子晶体。首先研究反蛋白石光子晶体对自发辐射的调制,我们发现当Er³⁺离子的⁴S_3/2-⁴I_15/2（⁵22 nm）发光位置与In₂O₃:Yb³⁺,Er³⁺反蛋白石光子晶体的光子带隙重叠时,Er³⁺离子的自发辐射受到调制。通过Er³⁺离子的寿命随带隙的依赖关系,发现这种调制不是来源于光子态密度的变化,而是由于反蛋白石光子晶体有效折射率的改变。由于反蛋白石光子晶体具有高的连通性、良好的开放性、而且具有薄壁结构（¹0 nm）,因此可以有效的抑制稀土离子间的长程能量传递过程,进而可以抑制浓度猝灭,提高上转换发光效率。2.根据荧光共振能量传递的原理,当稀土Er³⁺离子的发光位置和量子点的吸收位置重叠时,它们之间就会发生共振能量传递,进而稀土离子的发光强度将发生改变。本文中我们以In₂O₃:Yb³⁺,Er³⁺反蛋白石光子晶体作为能量给体,以CdTe量子点作为能量受体设计了一种新颖的基于上转换荧光共振能量传递的生物传感器用来检测血清中的甲基汞含量。由于利用上转换发光作为荧光信号,可以有效地避免背景光的干扰,同时利用反蛋白石光子晶体作为载体,可以有效地提高上转换发光效率,放大荧光信号,进而提高检测的灵敏度。