Glas har nu smart potentiale

Australske forskere ved University of Adelaide har udviklet en metode til at indlejre lysemitterende nanopartikler i glas uden at miste nogen af ​​deres unikke egenskaber – et stort skridt mod 'smart glas'-applikationer såsom 3D-skærme eller fjernbestrålingssensorer.

Dette nye "hybridglas" kombinerer med succes egenskaberne af disse specielle luminescerende (eller lysemitterende) nanopartikler med de velkendte aspekter af glas, såsom gennemsigtighed og evnen til at blive bearbejdet til forskellige former, herunder meget fine optiske fibre.

Forskningen, i samarbejde med Macquarie University og University of Melbourne, er blevet offentliggjort online i tidsskriftet Avancerede optiske materialer .

"Disse nye selvlysende nanopartikler, kaldet upconversion nanopartikler, er blevet lovende kandidater til en lang række ultrahøjteknologiske applikationer såsom biologisk sansning, biomedicinsk billeddannelse og 3D volumetriske skærme, " siger hovedforfatter Dr. Tim Zhao, fra University of Adelaides School of Physical Sciences og Institute for Photonics and Advanced Sensing (IPAS).

"Integration af disse nanopartikler i glas, som normalt er inert, åbner op for spændende muligheder for nye hybride materialer og enheder, der kan drage fordel af nanopartiklernes egenskaber på måder, vi ikke har været i stand til før. For eksempel, neurovidenskabsmænd bruger i øjeblikket farvestof indsprøjtet i hjernen og lasere for at kunne guide en glaspipette til det sted, de er interesseret i. Hvis fluorescerende nanopartikler var indlejret i glaspipetterne, den unikke luminescens af hybridglasset kunne fungere som en fakkel til at lede pipetten direkte til de individuelle neuroner af interesse."

Selvom denne metode blev udviklet med upconversion nanopartikler, forskerne mener, at deres nye 'direkte-doping'-tilgang kan generaliseres til andre nanopartikler med interessante fotoniske, elektroniske og magnetiske egenskaber. Der vil være mange anvendelser – afhængigt af nanopartiklernes egenskaber.

"Hvis vi tilfører glas en nanopartikel, der er følsom over for stråling og derefter trækker det hybridglas ind i en fiber, vi kunne have en fjernsensor egnet til nukleare anlæg, " siger Dr Zhao.

Til dato, metoden, der blev brugt til at integrere upconversion-nanopartikler i glas, har været afhængig af in-situ-væksten af ​​nanopartiklerne i glasset.

"Vi har set bemærkelsesværdige fremskridt på dette område, men kontrollen over nanopartiklerne og glassammensætningerne har været begrænset, begrænser udviklingen af ​​mange foreslåede applikationer, " siger projektleder professor Heike Ebendorff-Heideprem, Vicedirektør i IPAS.

"Med vores nye direkte dopingmetode, som indebærer at syntetisere nanopartiklerne og glas separat og derefter kombinere dem under de rigtige forhold, vi har været i stand til at holde nanopartiklerne intakte og godt spredt ud i glasset. Nanopartiklerne forbliver funktionelle, og glasgennemsigtigheden er stadig meget tæt på sin oprindelige kvalitet. Vi er på vej mod en helt ny verden af ​​hybridglas og enheder til lysbaserede teknologier."