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Secondo la legge di Stokes, i materiali possono essere eccitati solo da luce ad alta energia ed emettere luce a bassa energia. In altre parole, i materiali possono emettere luce a lunghezza d'onda lunga e bassa frequenza quando eccitati da luce a lunghezza d'onda corta e ad alta frequenza.
Al contrario, la luminescenza a conversione ascendente si riferisce al fatto che il materiale viene eccitato da luce a bassa energia ed emette luce ad alta energia. In altre parole, il materiale emette luce a lunghezza d'onda corta e alta frequenza quando è eccitato da luce a lunghezza d'onda lunga e bassa frequenza.
Finora, la luminescenza di upconversion si è verificata in composti drogati con ioni di terre rare, principalmente fluoruro, ossido, composti di zolfo, ossidi di fluoro, alogenuri, ecc.
NaYF4 è il materiale del substrato con la più alta efficienza di luminescenza di up-conversion. Ad esempio, quando NaYF4: Er, Yb, cioè itterbio ed erbio sonodoppio drogaggio,Er agisce come attivatore e Yb come sensibilizzatore.