Kemikere demonstrerer legeringer i nanoskala så lyse, at de kan have potentielle medicinske anvendelser

(Phys.org) – Legeringer som bronze og stål har været transformerende i århundreder, giver top-of-the-line maskiner, der er nødvendige for industrien. Efterhånden som videnskabsmænd bevæger sig mod nanoteknologi, imidlertid, fokus er flyttet mod at skabe legeringer på nanometerskala - producere materialer med egenskaber i modsætning til deres forgængere.

Nu, forskning ved University of Pittsburgh viser, at legeringer i nanometerskala besidder evnen til at udsende lys så stærkt, at de kunne have potentielle anvendelser inden for medicin. Resultaterne er blevet offentliggjort i Journal of the American Chemical Society .

"Vi demonstrerer legeringer, der er nogle af de lyseste, nær-infrarødt lys-emitterende arter kendt til dato. De er 100 gange lysere end det, der bliver brugt nu, " sagde Jill Millstone, hovedefterforsker af undersøgelsen og assisterende professor i kemi ved Pitts Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences. "Tænk på en partikel, der ikke kun vil hjælpe forskere med at opdage kræft hurtigere, men også bruges til at behandle tumoren, også."

I avisen, Millstone præsenterer legeringer med drastisk anderledes egenskaber end før - inklusive nær-infrarød (NIR) lysemission - afhængigt af deres størrelse, form, og overfladekemi. NIR er en vigtig region i lysspektret og er en integreret del af teknologi, der findes i videnskab og medicinske omgivelser, sagde Møllesten. Hun bruger en laserpointer som eksempel.

"Hvis du sætter fingeren over en rød laser [som er tæt på NIR-lysområdet i spektret], du vil se det røde lys skinne igennem. Imidlertid, hvis du gør det samme med en grøn laser [lys i det synlige område af spektret], din finger vil helt blokere det, " sagde Millstone. "Dette eksempel viser, hvordan kroppen godt kan absorbere synligt lys, men ikke så godt absorberer rødt lys. Det betyder, at brug af NIR-emittere til at visualisere celler og, i sidste ende dele af kroppen, er lovende for minimalt invasiv diagnostik."

Ud over, Millstones demonstration er unik ved, at hun for første gang var i stand til at vise en kontinuerligt afstembar sammensætning til nanopartikellegeringer; det betyder, at forholdet mellem materialer kan ændres efter behov. I traditionelle metallurgiske undersøgelser, materialer som stål kan i høj grad skræddersyes til anvendelsen, sige, for en flyvinge kontra en kogegryde. Imidlertid, legeringer på nanoskala følger forskellige regler, siger Møllesten. Fordi nanopartiklerne er så små, komponenterne forbliver ofte ikke sammen og adskilles i stedet hurtigt, som olie og eddike. I hendes papir, Millstone beskriver at bruge små organiske molekyler til at "lime" en legering på plads, så de to komponenter forbliver blandet. Denne strategi førte til opdagelsen af ​​NIR-luminescens og baner også vejen for andre typer nanopartikellegeringer, der ikke kun er nyttige til billeddannelse, men i applikationer som katalyse til industriel omdannelse af fossile brændstoffer til finkemikalier.

Millstone siger, at tilsammen giver disse observationer en ny platform til at undersøge den strukturelle oprindelse af små metal-nanopartiklers fotoluminescens og legeringsdannelse generelt. Hun mener, at disse undersøgelser bør føre direkte til anvendelser inden for områder med nationale behov som sundhed og energi.