16:08 2022-05-19
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Generarea de lasere ultraviolete cu lumină aproape infraroșie prin „conversia ascendentă a domino” a nanoparticulelor
_ Generarea de lasere ultraviolete cu lumina infraroșie apropiată prin „conversia ascendentă a domino” a nanoparticulelor
Dispozitivele puternice și coerente de emisie de lumină ultravioletă au un potențial enorm de aplicare medicală și industrială, dar generarea de emisii de lumină ultravioletă într-un mod eficient a fost o provocare. Recent, o echipă de cercetare colaborativă condusă de cercetători de la Universitatea City din Hong Kong (CityU) a dezvoltat o nouă abordare pentru a genera lasere ultraviolete profunde printr-o procesare de „conversie ascendentă a domino” a nanoparticulelor folosind lumina infraroșie apropiată, care este folosită în mod obișnuit în dispozitive de telecomunicații. Descoperirile oferă o soluție pentru construirea de lasere miniaturizate de înaltă energie pentru biodetecție și dispozitive fotonice.
În lumea nanomaterialelor, „conversia ascendentă a fotonului” înseamnă că atunci când nanomaterialul este excitat de lumină sau fotoni cu o lungime de undă mare și energie scăzută, emite lumină cu o lungime de undă mai scurtă și energie mai mare, cum ar fi lumina ultravioletă.
Provocare în realizarea conversiei fotonilor
Conversia ascendentă a fotonului caracterizată prin emisie de energie înaltă la excitarea fotonii de energie inferioară prezintă un interes excepțional în rândul oamenilor de știință. Acest lucru se datorează faptului că deține potențialul de construcție rentabilă a dispozitivelor miniaturizate cu emisie ultravioletă profundă, care au un potențial enorm de aplicare medicală și industrială, cum ar fi sterilizarea microbiană și instrumentele biomedicale. Cu toate acestea, procesul de conversie ascendentă a fotonilor are o flexibilitate limitată, deoarece apare în principal în ionii speciali de lantanide care cuprind seturi fixe de niveluri de energie.
O echipă de cercetare condusă de profesorul Wang Feng, de la Departamentul de Știința și Ingineria Materialelor , iar profesorul Chu Sai-tak, de la Departamentul de Fizică de la CityU, împreună cu Dr. Jin Limin de la Institutul de Tehnologie Harbin (Shenzhen), au depășit obstacolul prin introducerea unei tactici de „conversie ascendentă a dominoului”.
Designul structural special al nanoparticulelor
Conversia ascendentă Domino este ca o reacție în lanț, în care energia acumulată într-un curs de conversie ascendentă declanșează un alt proces de conversie ascendentă. Folosind un microrezonator în formă de gogoașă, încorporat cu „nanoparticule de conversie ascendentă” special concepute, echipa a generat cu succes emisie de lumină ultravioletă profundă de înaltă energie la 290 nm prin excitarea fotonilor infraroșii de energie scăzută la 1550 nm.
Ideea de a construi „domino upconversion” a fost inspirată de un studiu anterior al transferului de energie în nucleu-înveliș. nanoparticule de profesorii Wang și Chu. Designul structurii miez-înveliș al nanoparticulei permite procesul de luminescență multifoton în ioni de erbiu (Er3+). Prin adaptarea unui protocol sintetic similar, echipa a construit cu succes nanoparticule „core-shell-shell” printr-o metodă de chimie umedă pentru a explora mecanismul de transfer de energie al ionilor de lantanide, inclusiv al ionilor de tuliu (Tm3+).
Microrezonator in forma de gogoasa
Prin proiectarea atentă a compoziției de dopaj și concentrarea în diferite straturi sau învelișuri ale nanoparticulelor de conversie ascendentă, echipa a realizat cu succes o combinație în tandem de procese de conversie ascendentă bazate pe ioni Er3+ și Tm3+ (conversie ascendentă domino). În experiment, ionii Er3+ conținuți în învelișul exterior au răspuns la excitația fotonului în infraroșu apropiat de 1550 nm, o lungime de undă situată în domeniul de telecomunicații. Prin încorporarea nanoparticulelor într-o cavitate a microrezonatorului în formă de gogoașă, echipa a generat în continuare un microlaser ultraviolet de înaltă calitate, demonstrând acțiunea laserului la 289 nm pe 1550 nm.
„Nanoparticulele de conversie ascendentă acționează ca „convertoare de lungime de undă”. pentru a multiplica energia fotonilor infraroșii incidenti”, a explicat profesorul Wang. El se așteaptă ca descoperirile să deschidă calea pentru construcția de lasere miniaturizate cu lungime de undă scurtă și spune că acestea pot inspira noi idei pentru proiectarea circuitelor fotonice. El a adăugat că laserul ultraviolet miniaturizat care utilizează această tehnologie de conversie ascendentă a domino poate oferi o platformă pentru biodetecția sensibilă, cum ar fi detectarea secreției celulelor canceroase, prin monitorizarea intensității și a pragului laserului, care oferă un potențial mare de aplicare biomedicală în viitor.< /p>
Comentarii:
Adauga Comentariu