一種新型洋蔥層狀納米結(jié)構(gòu)有助于促進(jìn)生物成像、太陽能捕獲以及光基安全技術(shù)的發(fā)展。這種粒子的創(chuàng)新發(fā)展是以其層狀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的：內(nèi)核為鐿和銩材料，殼結(jié)構(gòu)為含釹材料有機(jī)染料，而涂層為有機(jī)染料。這樣的分層結(jié)構(gòu)可以將紅外線轉(zhuǎn)換為高能的藍(lán)光或者紫外光，其效率很高，從而可以提高組織深層成像，光誘發(fā)治療，以及可用于印刷錢幣的安全墨水等。

    提到生物成像，近紅外光可用于激發(fā)人身體內(nèi)的發(fā)光納米粒子，從而獲得對(duì)比度更高的圖像。在安全領(lǐng)域，納米粒子注入墨水可用于貨幣設(shè)計(jì)，這樣的墨水肉眼無法分辨，但是低能量的激光脈沖下可以獲得藍(lán)光，這使得假幣制造者很難模仿。“這為未來的發(fā)展又增添了很多的可能性?！盩ymish Ohulchanskyy說?！巴ㄟ^建造一種特殊層可以有效提高將能量從表面?zhèn)鬟f到核的效率，從而發(fā)射藍(lán)光和紫外光，我們的設(shè)計(jì)可以幫助解決很多以前技術(shù)面臨的難題。”Guanying Chen說?！昂推胀ǖ牧Ｗ酉啾?，我們的粒子效率要高100倍，從而使得其更加實(shí)用?！盝ossana Damasco說。該研究發(fā)表在《納米快報(bào)》雜志上。

    仔細(xì)解析這些材料層

    將低能量的入射光轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣芰康墓馄鋵?shí)并不容易，這個(gè)過程涉及到要捕捉兩個(gè)以上的光子，并且將其能量結(jié)合起來形成一個(gè)單一的，更高能的光子。這種洋蔥狀的納米粒子層卻將這項(xiàng)任務(wù)完成地非常好，這三層每一層都能實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的功能。

    其最外層具有有機(jī)染料。這種染料層可以吸收能量較低的近紅外光，這種染料層就像天線一樣可以將吸收的光轉(zhuǎn)變成內(nèi)部的能量。接下來就是含釹殼層，這一層就像是一個(gè)連接染料外層和發(fā)射光的粒子內(nèi)層的橋梁。在最里面的光發(fā)射層，鐿和銩離子可以協(xié)同工作。鐿離子可以將能量轉(zhuǎn)移到內(nèi)層，且把能量傳遞給銩離子，這種銩離子可以同時(shí)吸收三個(gè)以上的光子，并且至發(fā)射出一個(gè)粒子，因此發(fā)射的能量更高。那么問題來了，為什么只用核，而還要用染料層和釹殼層呢？

    Ohulchanskyy和Chen解釋道，這是由于內(nèi)核層本身對(duì)光子的吸收效率并不高所導(dǎo)致的。當(dāng)使用了染料層以后，釹殼層作為橋梁就必須存在，就像一個(gè)階梯一樣，有利于能量傳遞到內(nèi)層的發(fā)光銩離子上。

    該研究是由科學(xué)研究空軍辦公室，國家自然科學(xué)基金杰出青年基金，國際合作項(xiàng)目的中國科學(xué)技術(shù)部，哈爾濱工業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)研究優(yōu)秀人才計(jì)劃和中央高校基礎(chǔ)研究資金資助完成的。該論文的作者包括Chen, Damasco, Ohulchanskyy, Prasad, Hailong Qiu, Wei Shao, Rashid R. Valiev, Xiang Wu, Gang Han, Yan Wang, Chunhui Yang 和Hans Agren。