Nyt materiale konverterer infrarødt lys til synligt lys (opdatering)

Columbia University forskere, i samarbejde med forskere fra Harvard, det er lykkedes at udvikle en kemisk proces til at absorbere infrarødt lys og genudsende det som synlig energi, tillader uskadelig stråling at trænge ind i levende væv og andre materialer uden skader forårsaget af højintensiv lyseksponering.

Teamets forskning er offentliggjort i 16. januar -udgaven af Natur .

"Resultaterne er spændende, fordi vi var i stand til at udføre en række komplekse kemiske transformationer, der normalt kræver høj energi, synligt lys ved hjælp af en ikke -invasiv, infrarød lyskilde, "sagde Tomislav Rovis, professor i kemi ved Columbia og medforfatter af undersøgelsen. "Man kan forestille sig mange potentielle applikationer, hvor barrierer er i vejen til at kontrollere sagen. F.eks. forskningen holder løfte om at forbedre rækkevidden og effektiviteten af ​​fotodynamisk terapi, hvis fulde potentiale til håndtering af kræft endnu ikke er realiseret. "

Holdet, som omfatter Luis M. Campos, lektor i kemi ved Columbia, og Daniel M. Congreve fra Rowland Institute ved Harvard, udførte en række forsøg med små mængder af en ny forbindelse, der, når det stimuleres af lys, kan formidle overførsel af elektroner mellem molekyler, der ellers ville reagere langsommere eller slet ikke.

Deres tilgang, kendt som triplet fusion upconversion, involverer en kæde af processer, der hovedsageligt smelter to infrarøde fotoner til en enkelt synligt lysfoton. De fleste teknologier fanger kun synligt lys, hvilket betyder, at resten af ​​solspektret går til spilde. Triplet fusion upconversion kan høste lavenergi infrarødt lys og konvertere det til lys, der derefter kan absorberes af optoelektroniske enheder, såsom solceller. Synligt lys reflekteres også let af mange overflader, der henviser til, at infrarødt lys har længere bølgelængder, der kan trænge igennem tætte materialer.

"Med denne teknologi, vi var i stand til at finjustere infrarødt lys til det nødvendige, længere bølgelængder, der gjorde det muligt for os invasivt at passere gennem en lang række barrierer, såsom papir, plastforme, blod og væv, "Sagde Campos. Forskerne pulserede endda lys gennem to strimler bacon viklet rundt om en kolbe.

Forskere har længe forsøgt at løse problemet med, hvordan man får synligt lys til at trænge ind i hud og blod uden at beskadige indre organer eller sundt væv. Fotodynamisk terapi (PDT), bruges til at behandle nogle kræftformer, anvender et specielt lægemiddel, kaldet en fotosensibilisator, der udløses af lys til at producere en meget reaktiv form for ilt, der er i stand til at dræbe eller hæmme væksten af ​​kræftceller.

Nuværende fotodynamisk terapi er begrænset til behandling af lokaliseret eller overfladecancer. "Denne nye teknologi kunne bringe PDT ind i områder af kroppen, der tidligere var utilgængelige, "Rovis sagde." I stedet for at forgifte hele kroppen med et lægemiddel, der forårsager død af maligne celler og raske celler, et ikke -toksisk lægemiddel kombineret med infrarødt lys kunne selektivt målrette mod tumorstedet og bestråle kræftceller. "

Teknologien kan have vidtrækkende indflydelse. Infrarødt lysbehandling kan være medvirkende til behandling af en række sygdomme og tilstande, herunder traumatisk hjerneskade, beskadigede nerver og rygmarv, høretab, samt kræft.

Andre potentielle anvendelser omfatter fjernstyring af kemisk lagring af solenergiproduktion og datalagring, udvikling af lægemidler, sensorer, fødevaresikkerhedsmetoder, formbare knogle-efterlignende kompositter og forarbejdning af mikroelektroniske komponenter.

Forskerne tester i øjeblikket foton-konverteringsteknologier i yderligere biologiske systemer. "Dette åbner hidtil usete muligheder for at ændre måden, hvorpå lys interagerer med levende organismer, "Campos sagde." Lige nu anvender vi upconversionsteknikker til vævsteknik og medicinlevering. "