طراحی نانوذرات با کاربرد در تصویربرداری زیستی

[pesare baba 2250]

 

پژوهشگران نانوذراتی طراحی کرده‌اند که قادر است نور با انرژی پایین را جذب کرده و پرتوهایی با انرژی بالا ایجاد کند، این نانوذرات می‌تواند برای تصویربرداری زیستی مورد استفاده قرار گیرد.

 

به گزارش سرویس علمی ایسنا، نوری که ذرات لومینسانس ایجاد می‌کنند، معمولا انرژی کمتری از پرتوهای جذب شده توسط همان ذرات دارد. گاهی لازم است که نور تولید شده دارای انرژی بیشتری نسبت به پرتوهای جذب شده باشد، چنین پدیده‌ای که به مبدل بالا موسوم است، تنها در تعداد محدودی از مواد قابل رویت است. اخیرا «زوگنگ لیو» و همکارانش در موسسه «آاستار» موفق شده‌اند لیست این مواد را گسترش دهند.

 

ذرات مبدل بالای رایج با استفاده از سطوح انرژی نردبانی شکل خود قابل شناسایی هستند، سطوح انرژی در این مواد بسیار یکنواخت است. چنین سطوحی موجب می‌شود که ذرات بتوانند انرژی فوتون‌ها را به ‌صورت متوالی دریافت کنند؛ با جذب هر انرژی، الکترون‌ها به سطح بالاتر می‌روند تا این که به سطح بالایی می‌رسند. در این حالت الکترون قادر است به حالت پایه خود بازگردد که با این کار فوتون‌هایی با انرژی بسیار بالاتری نسبت به فوتون‌های اولیه ایجاد می‌کند. در واقع پرتو خروجی از ذرات بسیار پر انرژی‌تر از پرتوهای جذب شده توسط ذرات خواهد بود.

 

نانوذرات تقویت شده توسط عناصری از گروه لانتانیدها قادر هستند تا خاصیت مبدل بالا را داشته باشند، زیرا پرتو تولیدشده توسط این ذرات قابل تمیز از نویزهای زمینه هستند. با این حال تنها سه عنصر اربیوم، تولیوم و هولمیوم از سری لانتانیدها دارای خاصیت مبدل بالا هستند. این تعداد عنصر بسیار کم است، بنابراین باید به‌ نحوی این لیست را افزایش داد.

 

این گروه تحقیقاتی با استفاده از عناصر دیگر گروه لانتانید این مشکل را حل کردند و توانستند مراحل دیگری به فرایند مبدل بالا اضافه کنند.

 

در این سیستم، عناصر حساس کننده، پرتو برخوردکننده را جذب کرده و انرژی جذب شده را به یک جمع‌کننده انتقال می‌دهند. این انتقال دهنده از انرژی جذب شده برای برانگیختن الکترون و رساندن به ترازهای بالاتر استفاده می‌کند.

 

انرژی با عبور از میان مهاجرت‌دهنده‌ها به فعال‌ساز انتقال می‌یابد. در نهایت فعال‌ساز فوتون‌هایی با انرژی بالا آزاد می‌کند. عناصر مختلفی برای انجام هریک از مراحل فوق مورد استفاده قرار می‌گیرد، برای ممانعت از برهمکنش ناخواسته میان ذرات، می‌توان آنها را از یکدیگر جدا کرد. برای این کار حساس‌کننده و جمع‌کننده در یک مرکز قرار گرفته و فعال‌ساز در پوسته قرار می‌گیرد، اما مهاجرت‌دهنده هم در مرکز و هم در پوسته قرار دارد.