Новый наноматериал излучает импульсы суперфлуоресцентного света при комнатной температуре

Лазерные технологии, Лазеры в науке Комментарии к записи Новый наноматериал излучает импульсы суперфлуоресцентного света при комнатной температуре отключены

Ученые из Университета штата Северная Каролина в США синтезировали наночастицы, легированные лантаноидами, и произвели кристаллы с лазерными свойствами, дающие эффект суперфлуоресценции. Об этом сообщает сайт TechiAi. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.

Исследователи в США, стремившиеся синтезировать более яркую и стабильную наночастицу для оптических применений, обнаружили, что их создание вместо этого продемонстрировало намного более удивительное свойство: вспышки суперфлуоресценции, которые происходят как при комнатной температуре, так и через определенные промежутки времени.

Эффект суперфлуоресценции возникает, когда атомы внутри материала синхронизируются и одновременно испускают короткую, но интенсивную вспышку света. Это свойство ценно для квантово-оптических приложений, но его чрезвычайно трудно реализовать при комнатных температурах и в течение достаточно продолжительных интервалов.

Новый материал – наночастицы с повышающей конверсией, легированные лантаноидами (именуемые UCNP) – был синтезирован исследовательской группой из Университета штата Северная Каролина в попытке создать «более яркий» оптический материал. Они произвели гексагональные керамические кристаллы размером от 50 до 500 нанометров и стали тестировать их лазерные свойства, что привело к нескольким впечатляющим прорывам.

Первоначально исследователи искали генерацию, при которой свет, излучаемый одним атомом, стимулирует другой излучать больше того же света. Однако вместо этого они обнаружили суперфлуоресценцию, при которой атомы излучают все вместе.

«Когда мы возбуждали материал лазером с разной интенсивностью, мы обнаружили, что он испускает три импульса суперфлуоресценции через равные промежутки времени для каждого возбуждения. И эти импульсы не затухают – каждый из них длится 2 наносекунды. Таким образом, UCNP не только проявляет суперфлуоресценцию при комнатной температуре, но и делает это стабильным и управляемым образом», – пояснил Шуан Фан Линь, доцент кафедры физики Университета штата Северная Каролина и соавтор исследования.

Сверхфлуоресценции при комнатной температуре трудно достичь, потому что атомы кристалла при этом «выбиваются» окружающей средой. Однако в UCNP свет исходит от электронных орбиталей, прикрытых другими электронами, которые действуют как экран. Кроме того, суперфлуоресценция UCNP технологически выделяется тем, что может избегнуть так называемого «стоксова сдвига» (разницы длин волн максимумов спектров поглощения и флуоресценции), а это означает, что длины волн испускаемого света короче и имеют более высокую энергию, чем длины волн, которые инициируют реакцию.

«Такое интенсивное и быстрое анти-стоксово-сдвиговое суперфлуоресцентное излучение идеально подходит для многочисленных новаторских материалов и платформ наномедицины», – отметил другой соавтор исследования Ган Хан, профессор биохимии и молекулярной биотехнологии в Медицинской школе Чан Массачусетского университета.

В силу этого различные прежние UCNP широко используются в биологии и медицине – от биозондирования без фонового шума, точной наномедицины и визуализации глубоких тканей до клеточной биологии, физиологии зрения и оптогенетики. Однако одной из проблем текущих приложений UCNP является их медленное излучение, что часто делает обнаружение сложным и неоптимальным.

Но достигнутая в новой разработке скорость (в 10 000 раз быстрее, чем прежние методики) сверхфлуоресценции с антистоксовым сдвигом полностью меняет правила игры. Исследователи считают, что уникальные качества нового UCNP-материала могут привести к его использованию в разработке более быстрых микрочипов, нейросенсоров или других элементов, применяемых в сфере квантовых вычислений.

Источник: https://discover24.ru/2022/08/novyy-nanomaterial-izluchaet-impulsy-superfluorestsentnogo-sveta-pri-komnatnoy-temperature

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top