Группа ученых из Харбинского технологического института
(Harbin Institute of Technology) создала новый тип наночастиц, обладающих
некоторыми уникальными свойствами. В частности, эти наночастицы преобразовывают
падающий на них невидимый инфракрасный свет в более высокоэнергетический синий
и ультрафиолетовый свет, и делают они это с рекордно высоким уровнем
эффективности. Такие "многослойные" наночастицы могут найти
применение в области преобразования солнечной энергии в электрическую, в
устройствах отображения информации, в системах безопасности и во многих других
областях.
Разработка методов прямого преобразования
низкоэнергетического излучения любого вида в более высокоэнергетическое
является достаточно сложной в реализации задачей. В этих методах используется
многокаскадные энергетические преобразования, позволяющие объединить два или
более низкоэнергетических фотона в один фотон, имеющий более высокий уровень
энергии.
Внутри новых наночастиц энергетическое преобразование
достигается путем передачи энергии фотовозбуждения внешнего слоя, поглощающего
инфракрасное излучение, к внутренней полой сфере из неодима. Внутри этой полой
сферы находится сплав иттербия и тулия, атомы которых совершают обратное
преобразование энергии в фотоны света.
"Новые многослойные наночастицы демонстрируют в 100
раз большую эффективность преобразования света, нежели другие наночастицы или
другие методы, созданные ранее" - рассказывает Джоссана Дамаско (Jossana
Damasco), одна из исследователей, - "Кроме этого, новые наночастицы можно
производить достаточно простым и дешевым способом".
Работа многослойных наночастиц весьма подобна работе
органических красителей. Когда молекулы этих красителей поглощают фотон света,
они переходят в возбужденное состояние. Энергия этого возбужденного состояния
передается другим атомам или молекулам. В данном случае получателями этой
энергии являются атомы иттербия и тулия. Но из-за большого расстояния прямая
передача энергии от внешнего поглощающего слоя к ядру наночастицы невозможна, в
качестве транспорта энергии вовнутрь наночастицы используются атомы неодима,
которые передают энергию практически без потерь.
Исследователи полагают, что разработанные ими
наночастицы могут быть использованы не только в технологиях солнечных батарей и
в технологиях отображения информации. Такие наночастицы, обернутые в
дополнительный защитный слой, могут быть введены внутрь живого организма, где
они смогут обеспечить высококачественную съемку внутренних органов. А чернила,
содержащие подобные наночастицы, могут быть использованы для нанесения
невидимых меток, повышающих степень защиты денежных знаков, ценных бумаг и
других важных документов. Метки, поставленные чернилами с наночастицами,
вследствие особенностей спектра излучаемого ими света, практически невозможно
подделать при помощи других схожих технологий.
