journal article·2026-06-01Open access

Triplet–triplet annihilation upconversion based photoluminescence temperature sensing

Shuwei Sun, Chaoyan Ma, Donglin He, Yongmei Gao, Pengjun Zhao, Aimin Chang, Yixiong Ji, Wei Luo, Can Gao, Bolong Zhang

Journal of Physics: Materials· Volume 9· Issue 2

Abstract

Abstract Triplet–triplet annihilation upconversion (TTA-UC) is an anti-Stokes photoluminescence process that converts low-energy photons into higher-energy emissions, offering significant potential for applications ranging from solar energy harvesting to biomedical imaging and therapy. This perspective examines recent advances in TTA-UC for photoluminescence temperature sensing (PTS), with an emphasis on underlying mechanisms, emerging design principles, and future technological pathways. We systematically analyzed the fundamental principles of TTA-UC, temperature-response mechanisms, including thermally activated non-radiative decay and diffusion-controlled triplet energy transfer. We discussed the unique advantages of TTA-UC-based PTS, such as nonlinear temperature dependence, anti-Stokes shifted emission, microsecond-scale response times, and robustness in harsh environments. We evaluate TTA-UC-based PTS at both the bulk and nanoscale, highlighting its emerging applications in biomedical diagnostics and industrial monitoring. Finally, we outline future research directions to facilitate its practical development.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Luminescence and Fluorescent Materials · Luminescence Properties of Advanced Materials · Nanoplatforms for cancer theranostics

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