用低能量的紅外或近紅外光激發發射出高能量的紫外或可見光。上轉換發光大都發生在摻雜稀土離子的化合物中,NaYF4是上轉換發光效率最高的基質材料。與熒光染料、量子點相比,上轉換納米粒子毒性低,靈敏度高,穩定性好,可避免由于樣品中具有熒光特性基質對檢測結果的影響,是理想的熒光標記物之一。