Физики изобрели нанолуковицы, превращающие инфракрасный свет в видимый

Физики изобрели нанолуковицы, превращающие инфракрасный свет в видимый

Разработанные физиками частицы благодаря своей сложной многослойной структуре способны излучать высокоэнергетичный синий или ультрафиолетовый свет, поглощая менее энергоемкие инфракрасные лучи.

Исследование, проведенное интернациональной научной группой, в том числе российскими учеными, опубликовано в журнале Nano Letters.

Люминесцентные[/url] вещества имеют широкий спектр применения, к примеру окрашивание биологических препаратов или разработка систем безопасности. В своей работе исследователи представили новый тип люминесцентных наночастиц на основе лантаноидов. Лантаноиды — химические вещества, металлы, следующие в таблице Менделеева за лантаном (от которого и получили свое название). Важным свойством, позволяющим использовать лантаноиды в качестве основы для люминесцентных структур, является наличие незаполненных внутренних электронных оболочек. Эта особенность приводит к тому, что лантаноиды могут поглощать фотоны одной длины волны и за счет внутреннего перераспределения энергии испускать свет другой длины волны.

Сконструированные ранее лантаноидные наночастицы сильно ограничены в интенсивности свечения и рабочем диапазоне длины волны. Благодаря новой конструкции ученым удалось значительно повысить показатель квантовой эффективности поглощения — процента фотонов, поглощение которых приводит к образованию новых квазичастиц в люминесцентном веществе. В данном исследовании эта величина достигла рекордного значения 19%, что почти в сто раз выше характерных значений, полученных ранее на лантаноидных наночастицах.

Разработанные частицы состоят из нескольких функциональных слоев разного химического состава: наружного покрытия из органического красителя, неодимовой оболочки и сердцевины, содержащей ионы двух лантаноидов — иттербия и тулия. Поскольку для эффективной передачи энергии между возбужденными состояниями необходимо, чтобы они были близки по энергии, в этих «нанолуковицах» реализована каскадная передача энергии. Внешнее покрытие поглощает широкий спектр инфракрасного света, передавая энергию на промежуточный слой, который затем переносит энергию вглубь наночастиц. Ионы иттербия пропускают энергию в ядро и передают ее на ионы тулия, способные погллощать до пяти фотонов ИК-диапозона, испуская при этом один высокоэнергетичный квант света синего или ультрафиолетового диапазона.

Использование новых частиц может улучшить качество биоимиджинга — способа наблюдения процессов в клетках и тканях при помощи подкрашивания определенными веществами. Благодаря повышенным показателям квантовой эффективности их применение поможет создать более четкие и контрастные изображения. Кроме того, авторы работы отмечают применимость их технологии для печати купюр, которые будет крайне сложно подделать: в обычном свете они бесцветны, а при облучении ИК-лучами становятся синими.

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>