加利福尼亞大學(xué)河邊分校和德克薩斯大學(xué)*分校的材料科學(xué)家證明，使用硅納米晶體和特殊的有機(jī)分子精心設(shè)計的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)發(fā)射光能高于激發(fā)材料的光。

這一結(jié)果使科學(xué)家們距離開發(fā)針對癌癥的微創(chuàng)光動力療法更近了一步。這一進(jìn)展還可能催生用于太陽能轉(zhuǎn)換，量子信息和近紅外驅(qū)動的光催化的新技術(shù)。

高能光，例如紫外線激光，可以形成能夠攻擊癌組織的自由基。然而，紫外線不能深入到組織中，因此無法在靠近腫瘤部位的位置產(chǎn)生治療自由基。另一方面，近紅外光可穿透得很深，但沒有足夠的能量產(chǎn)生自由基。

 

雖然光子上轉(zhuǎn)換可以克服此限制，但目前用于光能轉(zhuǎn)換的材料效率低或具有毒性。硅被認(rèn)為是無毒的材料，但是直到現(xiàn)在，研究人員仍無法證明硅納米晶體可以上轉(zhuǎn)換光子。

加州大學(xué)河濱分校的研究者們通過仔細(xì)研究硅納米晶體的表面化學(xué)來解決這個問題。該小組研究了如何將有助于將分子結(jié)合在一起的配體與納米顆粒連接。

然后，團(tuán)隊將激光照射到溶液中。他們發(fā)現(xiàn)具有適當(dāng)表面配體的硅納米晶體可以迅速將能量轉(zhuǎn)移到周圍分子的三重態(tài)。然后，稱為三重態(tài)-三重態(tài)三元融合的過程將低能激發(fā)轉(zhuǎn)換為高能激發(fā)，從而導(dǎo)致在比原始被納米粒子吸收的光子更短的波長或更高的能量下發(fā)射光子。

“要將低能光子轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣芄庾樱枰褂萌貞B(tài)，量子約束的納米粒子，并且需要將納米粒子和有機(jī)分子非常緊密地保持在一起。這就是獲得三重態(tài)的方式結(jié)合能量以獲得高能光子。”加州大學(xué)河濱分?；瘜W(xué)副教授Ming Lee Tang說。 Tang的實驗室開創(chuàng)了如何將共軛有機(jī)分子連接到硅納米顆粒的方法。