Novi materijal, stvoren na malo istraženom preseku organske i neorganske hemije, mogao bi ne samo da omogući snažnije solarne panele, već bi mogao i da uvede sledeću generaciju lečenja raka.
Kako je opisano u časopisu Nature Chemistry objavljenom danas, kompozit je napravljen od ultra-sićušnih silicijumskih nanočestica i organskog elementa koji je blisko povezan sa onima koji se koriste u OLED televizorima. Sposoban je da poveća brzinu kojom dva molekula mogu da razmenjuju energiju i da pretvori svetlost niže energije u svetlost više energije.
Samo nekoliko laboratorija u svetu je sposobno da napravi silicijumske nanočestice sa pravim specifikacijama. Jednu od tih laboratorija vodi Lorenco Mangolini, profesor mašinstva i nauke o materijalima na UC Riversideu koji je pomogao u pronalaženju procesa za njihovu proizvodnju.
„Novi materijal se poboljšava u odnosu na prethodne pokušaje koje smo napravili da stvorimo nešto što efikasno razmenjuje energiju između dve različite komponente“, rekao je Mangolini. „Postoje velike mogućnosti da se ovo koristi za širok spektar primena, ali možda je jedna od najvažnijih, iz perspektive ljudskog zdravlja, za rak.“
Svetlost visoke energije, kao što je ultraljubičasto lasersko svetlo, može da formira slobodne radikale koji mogu da napadnu tkivo raka. UV svetlost, međutim, ne putuje dovoljno daleko u tkiva da bi stvorila terapeutske radikale blizu mesta tumora. S druge strane, bliska infracrvena svetlost prodire duboko u telo, ali nema dovoljno energije da generiše radikale.
Sa novim materijalom, istraživački tim je pokazao da je moguće postići emisiju svetlosti sa većom energijom od one koja je usmerena na materijal, poznatu kao fotonska pretvorba. Osim što su efikasne, silikonske „tačke” koje čine osnovu ovog visokoenergetskog materijala nisu toksične.
Uzimanje niskoenergetske svetlosti i njeno pretvaranje u oblik više energije moglo bi se koristiti za povećanje efikasnosti solarnih ćelija omogućavajući im da uhvate skoro infracrveno svetlo koje bi normalno prolazilo kroz njih. Kada se optimizuje, niskoenergetska svetlost bi mogla da smanji veličinu solarnih panela za 30%.
„Ove ćelije obično ne koriste fotone niske energije, ali koristeći ovaj sistem, mogli biste. Mogli bismo da učinimo nizove mnogo efikasnijim“, rekao je Mangolini.
Postoji niz aplikacija koje uključuju infracrveno svetlo koje bi se mogle poboljšati novim materijalom na bazi silikonskih tačaka. Oni uključuju bioimaging, 3D štampanje zasnovano na svetlosti i svetlosne senzore koji bi pomogli automobilima koji se samostalno voze kroz maglovito vreme.
Ovo istraživanje je sproveo tim sa Univerziteta Teksas, Ostin, Univerzitet Kolorado, Boulder i Univerzitet Juta, kao i UCR. Ne samo da je istraživački tim uzbuđen zbog potencijalnih primena, već i zbog mogućnosti da dizajnira novu klasu kompozitnih materijala poput ove.
Kompoziti su materijali koji se ponašaju drugačije nego njihove osnovne komponente kada deluju sami. Na primer, kompoziti od ugljeničnih vlakana i smola su jaki i lagani i koriste se u krilima aviona i mnogim sportskim proizvodima.
„Sada znamo kako da uzmemo dve izuzetno različite supstance i povežemo ih dovoljno snažno da stvorimo ne samo mešavinu, već potpuno novi materijal sa različitim osobinama“, rekao je Šon Roberts, profesor hemije Univerziteta Teksas u Ostinu i odgovarajući autor rada. „Ovo je jedan od prvih puta da je ovo postignuto.“
