Сайт учителя физики

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.

dailytechinfo.org