納米技術在醫(yī)學方面具有巨大的潛力
納米技術在醫(yī)學方面具有巨大的潛力,在進行成像,診斷和藥物輸送方面具有幾十納米的顆粒。理想的候選材料是摻雜有鑭系元素的晶體,鑭系元素是十五種元素稀土金屬之一,具有低毒性,并且至關重要的是,可以執(zhí)行稱為光子上轉換的純光學技巧。
鑭系元素具有長的發(fā)光壽命,這意味著在暴露于光之后,它們通過長時間的光發(fā)射而松弛。在金屬吸收低能量近紅外光之后,發(fā)射出更高能量的可見光。然而,由于其結構中的階梯狀排列能級,僅有三種鑭系元素離子Er3 +,Tm3 +和Ho3 +適合于這種光子上轉換。
現(xiàn)在,新加坡國立大學的化學家Feng Wang和Xiaogang Liu以及中國和沙特阿拉伯的同事們對納米粒子進行了一次新穎的設計,證明了幾種鑭系元素摻雜納米粒子的上轉換,覆蓋了大部分可見光范圍,而不是以前工作的狹窄范圍。
當他們將鑭系元素釓的離子亞晶格結合到納米顆粒結構的核心中時,取得了突破。這消除了由兩種或更多種相鄰鑭系元素摻雜離子的不同能態(tài)之間的不希望的能量轉移引起的有害影響,這抑制了所需的發(fā)光。這使研究人員能夠微調(diào)發(fā)出的光。
沙特阿拉伯Thuwal的阿卜杜拉國王科技大學的團隊成員Yu Han和Qingxiao Wang使用掃描透射電子顯微鏡對原子分辨率的納米晶體成像,這有助于闡明能量如何在晶格中占據(jù)的釓原子之間遷移。
“通過調(diào)節(jié)相對發(fā)射強度進行上轉換調(diào)整已得到充分研究,但我們的核殼設計和使用釓進行能量遷移可以調(diào)節(jié)發(fā)射波長,”Liu說。“通過使用這些納米粒子,預計會進行高靈敏度多重分析。”
劉和他的同事已經(jīng)通過美國專利局提交了他們的工作專利,他們聲稱這將開啟一種能夠調(diào)整光子發(fā)射的新型發(fā)光材料。這種技術還可以通過提高對近紅外光的靈敏度來提高太陽能電池和光學數(shù)據(jù)存儲的性能。
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