Stratégies pour l'upconversion par annihilation triplet-triplet aqueuse utilisant des matériaux nanostructurés

La réalisation de l'upconversion photonique en milieu aqueux demeure un défi majeur du point de vue de la conception des matériaux, en grande partie en raison du quenching par l'oxygène, de la faible solubilité de nombreux chromophores et de la présence de voies de désactivation concurrentes. Parmi les approches disponibles, l'upconversion par annihilation triplet-triplet (TTA-UC) est particulièrement attrayante car elle fonctionne sous de faibles densités de puissance d'excitation. Cependant, malgré sa maturité dans les solvants organiques et les systèmes à l'état solide, la mise en œuvre de la TTA-UC dans l'eau s'est avérée beaucoup plus exigeante. Cette revue examine les progrès récents de la TTA-UC aqueuse du point de vue de la conception des matériaux nanostructurés. Plutôt que de se concentrer uniquement sur le mécanisme photophysique, nous discutons de la manière dont différentes architectures matérielles ont été conçues pour permettre une upconversion efficace dans l'eau en contrôlant le confinement moléculaire, les environnements interfaciaux et l'accessibilité à l'oxygène. Les principales classes de plateformes compatibles avec l'eau telles que les nanocapsules, micelles, liposomes, microémulsions, hydrogels, nanoparticules, assemblages supramoléculaires et cadres métal-organiques sont comparées de manière critique. Une attention particulière est portée à l'identification des relations structure-propriété clés qui déterminent le transfert d'énergie triplet, l'efficacité de l'annihilation et la stabilité opérationnelle en milieu aqueux. En contrastant la performance et les limites des différents systèmes nanostructurés, la revue met en lumière des stratégies de conception générales pertinentes dans divers domaines d'applications comme la photomédecine, la photocatalyse, l'optogénétique et la détection chimique. Enfin, les défis restants et les questions ouvertes sont discutés, notamment en ce qui concerne la montée en échelle, la robustesse à long terme et les conditions de fonctionnement réalistes. Globalement, cette revue vise à fournir un cadre cohérent orienté matériaux pouvant guider le développement rationnel de systèmes d'upconversion photonique capables de fonctionner efficacement en milieu aqueux. Cette revue explore comment l'upconversion par annihilation triplet-triplet (TTA-UC) permet la conversion de la lumière de basse énergie en émissions de plus haute énergie dans des environnements aquatiques. De plus, différentes stratégies d'encapsulation et supramoléculaires qui stabilisent ces systèmes face aux défis posés par l'oxygène et la solubilité sont mises en avant. Enfin, les nanostructures clés et les applications en biomédecine, photocatalyse et optogénétique sont discutées, soulignant les avancées actuelles et les opportunités futures. • Stratégies de conception pour l'upconversion photonique en milieu aqueux. • Contrôle du quenching par l'oxygène et de la diffusion des triplets par les nanostructures. • Comparaison des capsules, micelles et cadres de silice. • Règles structure-propriété pour une upconversion aqueuse efficace. • Applications en bio-imagerie, photocatalyse et détection.