Cesium lead halide (CsPbX3) perovskite nanocrystals (NCs) have demonstrated extremely excellent optical properties and great application potentials in various optoelectronic devices. However, because of the anion exchange, it is difficult to achieve white-light and multicolor emission for practical applications. Herein, we present the successful doping of various lanthanide ions (Ce3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+, Er3+, and Yb3+) into the lattices of CsPbCl3 perovskite NCs through a modified hot-injection method. For the lanthanide ions doped perovskite NCs, high photoluminescence quantum yield (QY) and stable and widely tunable multicolor emissions spanning from visible to near-infrared (NIR) regions are successfully obtained. This work indicates that the doped perovskite NCs will inherit most of the unique optical properties of lanthanide ions and deliver them to the perovskite NC host, thus endowing the family of perovskite materials with excellent optical, electric, or magnetic properties.

In this paper, the upconversion luminescent properties of Y2O3:Er3+(1%)/Yb3+(4%) nanoparticles with different sizes (13−55 nm) and its corresponding bulk material as a function of excitation power were studied under 978-nm excitation. Red (4F9/2 → 4I15/2), green (2H11/2, 4S3/2 → 4I15/2), and blue (2H9/2 → 4I15/2) transitions were observed. The results indicated that the relative intensity of the blue as well as the red to the green increased gradually with decreasing particle size. As a function of excitation power, the slope in the ln−ln plot for the red emission changed between 2.0 and 1.0 and gradually decreased with increasing particle size, which was attributed to competition between linear decay and upconversion processes for the depletion of the intermediate excited states. As the particle size decreased to 13 nm, a three-photon populating process occurred for the green emission. As the excitation power varied in different paths, gradually increasing or gradually decreasing, a hysteresis loop appeared in the power dependence of emission intensity, which was mainly caused by a local thermal effect induced by laser irradiation. The intensity ratio of 2H11/2 → 4I15/2 to 4S3/2 → 4I15/2 (RHS) varied complicatedly with excitation power, which was theoretically explained considering the thermal distribution and relaxation processes. Two novel cross-relaxation paths were proposed on the basis of the variation of RHS under excitation at different wavelengths, 488 and 978 nm.

Pioneering approaches for precise tumor removal involve fluorescence-guided surgery, while challenges persist, including the low fluorescence contrast observed at tumor boundaries and the potential for excessive damage to normal tissue at the edges. Lead/cadmium sulfide quantum dots (PbS@CdS QDs), boasting high quantum yields (QYs) and vivid fluorescence, have facilitated advancements in the second near-infrared window (NIR-II, 900–1700 nm). However, during fluorescent surgical navigation operations, hydrophilic coatings of these inorganic nanoparticles (NPs) guarantee biosafety; it also comes at the expense of losing a significant portion of QY and NIR-II fluorescence, causing heightened damage to normal tissues caused by cutting edges. Herein, we present hydrophilic core–shell PbS@CdS@PEG NPs with an exceptionally small diameter (∼8 nm) and a brilliant NIR-IIb (1500–1700 nm) emission at approximately 1600 nm. The mPEG-SH (MW: 2000) addresses the hydrophobicity and enhances the biosafety of PbS@CdS QDs. In vivo fluorescence-guided cervical tumor resection becomes achievable immediately upon injection of an aqueous solution of PbS@CdS@PEG NPs. Notably, this approach results in a significantly reduced thickness (100–500 μm) of damage to normal tissues at the margins of the resected tumors. With a high QY (∼30.2%) and robust resistance to photobleaching, NIR-IIb imaging is sustained throughout the imaging process.