Делая более высоких энергий света, чтобы бороться с раком

Материалы ученых из Калифорнийского университета, Риверсайд и Университета Техаса в Остине доказали, что можно добиться фотон-преобразованием, излучением света с энергией выше, чем та, что будоражит материал, при использовании тщательно разработанных структур, содержащих нанокристаллы кремния и специальных органических молекул.

Достижения, опубликованные в химии природы, объединяющая ученых на один шаг ближе к разработке малоинвазивных фотодинамическая терапия рака. Аванс также может ускорить новые технологии для солнечной преобразования энергии, квантовой информации и ближней инфракрасной фотокатализа приводом.

Высокая энергия света, такого как ультрафиолетовый лазерный луч, могут образовывать свободные радикалы способны атаковать раковые ткани. Ультрафиолетовый свет, однако, не путешествовать слишком далеко в ткани для создания терапевтической радикалов близко к месту тумора. С другой стороны, ближний инфракрасный свет проникает глубоко, но не имеет достаточно энергии, чтобы генерировать радикалы.

В то время как фотон преобразования могут преодолеть это ограничение, преобразовывать материалы имеют либо низкую эффективность или на основе токсичных материалов. Кремний известен как нетоксичный, но до сих пор исследователи не смогли продемонстрировать, что нанокристаллов кремния может до-преобразовать фотоны, покидая этот перспективный метод лечения рака дразняще вне досягаемости.

Группа под руководством Калифорнийского университета в Риверсайде материаловедение аспирант Пан Ся атаковали эту проблему, внимательно изучает химия поверхности нанокристаллов кремния. Группа научилась присоединять лиганды, которые помогают связывать вместе молекулы, на наночастицы, которые специально предназначены для передачи энергии от нанокристаллов к окружающим молекулам.

Затем команда сверкнул лазерный луч в раствор. Они нашли нанокристаллов кремния с соответствующими поверхностными лигандами могут быстро передать энергию в триплетном состоянии окружающих молекул. Этот процесс называется триплет-триплетного фьюжн затем преобразует низкую энергию возбуждения на высокой энергии в результате излучения фотона при более короткой длиной волны или более высокой энергии, чем первоначально поглощается наночастицами.

«Мы функционализированных нанокристаллов кремния с антраценом. Тогда мы рады нанокристаллов кремния и нашли, что энергия эффективно переносится из нанокристаллов, через молекулы антрацена, в diphenylanthracene в решение», — сказал Ся. «Это означает, что мы получили более высокие энергии света».

«В свою очередь низкоэнергетических фотонов в фотоны высокой энергии, нужно использовать тройняшек, необходимо использовать квантово-размерных наночастиц, и вам нужно провести наночастиц и органических молекул очень близко друг к другу. Это, как вы получите тройни, чтобы объединить энергию для получения фотонов высокой энергии,»-сказал соавтор исследования Мин Ли Тан, адъюнкт-профессор химии в Калифорнийском университете в Риверсайде и советник диссертации Ся. Лаборатории Тан впервые как прикрепить сопряженных органических молекул на кремниевых наночастиц.

«Эта работа является очень важным», — сказал соавтор Лоренцо Mangolini, адъюнкт-профессор машиностроения, группа которого сделала нанокристаллов кремния. «Новинка действительно как получить две части этой структуры-органических молекул и квантово-размерных нанокристаллов кремния — работать вместе. Мы являемся первой группой, действительно поставить два вместе».

Соавтор Шон Робертс, ассистент профессора химии в Университете штата Техас в Остине, использовать сверхбыстрые лазеры, чтобы выяснить, как передается энергия в этой гибридной структуры, и определил процесс как удивительно быстро и эффективно.

«Задача была получить пар возбужденных электронов из этих органических веществ и кремния. Это не может быть сделано просто путем нанесения друг на друга», — сказал Робертс. «Нужно строить новый тип химического взаимодействия между кремнием и этот материал, чтобы позволить им общаться в электронном виде».

Открытие также может привести к улучшению фотокатализа, которая использует свет для езды химических реакций.

«Фотокатализаторов, как правило, работают только с ультрафиолетовым светом или фиолетовый свет, так это способ, чтобы генерировать, что от остальной части солнечного спектра,» сказал Тан.

Экологически устойчивого кремний-центрированный подход также имеет отношение к квантовой информатики и деление-действие синглетного солнечных батарей.

сделать разницу: спонсорские возможности