.svg)
Multipliquen l’eficiència dels nanomaterials luminiscents d’upconversió per a aplicacions com la impressió 3D, la bioimatge o les cèl·lules solars
- Parc Científic
- 7 de març de 2024
José Marqués-Hueso (ICMUV, Universitat de València)
Un equip internacional de recerca, amb participació de la Universitat de València, ha aconseguit multiplicar l’eficiència lumínica dels nanomaterials de conversió ascendent, un sistema d’absorció i emissió de llum que ofereix grans avantatges en aplicacions com la impressió 3D, la bioimatge o les cèl·lules solars. El treball, acabat de publicar en Nature Photonics, obre de ple les portes de la luminescència més avançada a les nanopartícules de lantànids, en haver superat aquestes un nivell d’eficiència fins ara quasi exclusiu dels materials convencionals.
Els materials de conversió ascendent –upconversió– tenen la capacitat d’emetre llum en la regió visible o ultraviolada, partint de fotons de menor energia, i són útils per a una gran diversitat d’aplicacions en sectors com l’energia, l’òptica o la fotònica. Des de fa més de dues dècades, els nanomaterials basats en lantànids –metalls anomenats comunament ‘terres rares’– rivalitzen amb els micromaterials –més convencionals– per agegantar amb les seues múltiples possibilitats els avanços en aquests camps. Una característica fascinant, per exemple, dels nanomaterials és la capacitat per distribuir els àtoms en formacions inusuals, cosa que permet modificar les propietats del material en benefici d’un interès determinat, superant els materials convencionals. És la mecànica quàntica sobreposant-se a la clàssica.
No obstant això, un dels grans problemes de la upconversió és la baixa eficiència d’emissió de llum dels materials utilitzats, especialment si es tracta de nanopartícules, ja que obtindre fotons d’alta energia a partir de fotons de baixa energia és un procés contra natura. Superar aquest hàndicap suposa, des de fa anys, un repte per a la ciència dels materials.
Un equip internacional de recerca, amb participació de l’Institut de Ciència dels Materials de la Universitat de València (ICMUV), acaba d’aconseguir nanopartícules de lantànids molt més eficients per a la conversió òptica ascendent i supera la capacitat lumínica dels materials convencionals.
El treball, acabat de publicar en la revista Nature Photonics, demostra que un control precís de la mida del domini –és a dir, de la capa intermèdia de la nanopartícula de lantànids– augmenta l’eficiència del nanomaterial fins a superar la de les seues homòlogues a escala micromètrica. “Tot és causat per un efecte de mida única en els materials luminiscents basats en lantànids, a causa d’una transferència d’energia de llarg abast que condueix a un impressionant rendiment quàntic de conversió ascendent, que converteix fins a un 26% dels fotons”, explica José Marqués-Hueso, investigador distingit-sènior Beatriz Galindo, a l’ICMUV, i cofirmant de l’article. “Hem utilitzat alguns àtoms com a sensibilitzadors especialitzats a absorbir l’excitació i transferir l’energia a l’àtom emissor perquè produïsca llum. Ho hem fet sintetitzant nanopartícules en forma de ceba de tres capes, amb una precisió quasi atòmica”, detalla Feng Li, investigador al Harbin Institute of Technology (Xina) i primer signant de l’article. “Els avantatges són innegables ara per a la bioimatge, l’optogenètica, la nanotermometria, la nanoscòpia de superresolució i tantes altres aplicacions tecnològiques pràctiques, amb exigències de les quals no es podia complir fins ara a causa dels baixos nivells d’eficiència lumínica d’aquests nanomaterials”, comenta Langping Tu, de la Chinese Academy of Sciences (Changchun, Xina) i coautor del treball.
“Aquest assoliment suposa un avanç significatiu que transforma la concepció convencional de la upconversió de lantànids establerta a la dècada de 1960”, diu el director del projecte i catedràtic del Harbin Institute of Technology de la Xina, Guanying Chen, “Aquest avanç transforma la comprensió existent des de fa temps de la imatge física de la transferència d’energia entre ions de lantànids, cosa que produirà profunds efectes en el disseny de materials de luminescència per a les seues futures aplicacions en nanofotònica i biofotònica”.
Liderat pel Harbin Institute of Technology (Xina), el projecte compta amb la participació de la Universität Bern (Suïssa), la Heriot Watt University d'Edimburg (Escòcia) i la Universitat de València (Espanya).
Referència:
Size-dependent lanthanide energy transfer amplifies upconversion luminescence quantum yields. Feng Li, Langping Tu, Yuqi Zhang, Dingxin Huang, Xingxu Liu, Xiaorong Zhang, Jiarui Du, Rongwei Fan, Chunhui Yang, Karl W. Krämer, Jose Marques-Hueso & Guanying Chen. Nature Photonics (2024)
Més informació:
Arxivat en: Física , Ciencias Tecnológicas , Ciencias Médicas , Química
Altres Notícies
Etiquetes
Covid
Cultura
Estudis
Institucional
Organització
Persones
Recerca, innovació i transferència
Universitat i societat
Viure a la Universitat
