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納米熒光時代
瀏覽次數:3962 發布日期:2016-03-31

    只有病毒顆粒大小的納米熒光粒子,通過不同波長激光激發后顯現出各種顏色。這一技術將徹底改寫電子顯示器開發,甚至在疾病治療方面也有巨大潛力。

    新加坡國立大學的博士生Chi Ching Goh做了一個有趣的實驗。將老鼠麻醉后往血管內注射了一種亮黃色溶液。然后將老鼠的耳朵放在顯微鏡下,用紫外線照射后通過目鏡能看到老鼠皮膚下血管內呈現的綠色熒光血流。她希望通過這個方法找到由于炎癥引發的血液滲出,進而可以輔助檢測瘧疾或預測腦中風的風險。

      在這個實驗中,起著關鍵作用是一些病毒大小的納米顆粒(只有幾十納米大小),它們可以被激發出各種不同的熒光,可供檢測觀察。通過不同波長的光作為這些納米熒光材料的激發光,然后受激發的染料發射出另一波長的光可供觀察檢測。雖然在生命科學和生物醫學上已經存在許多天然化合物或一些經改造的化合也有這樣的性能。相比之下,這些新型的納米熒光顆粒更容易制備,更穩定而且在各種條件上通用,使得它們在工業界和學術界都可以被廣泛使用。

       目前,量子點已經是一個被開發很好的例子。它是在把導帶電子、價帶空穴及激子在三個空間方向上束縛住的半導體納米結構。其粒徑一般介于1-10nm之間,由于電子和空穴被量子限域,連續的能帶結構變成具有分子特性的分立能級結構,受激發后可以發射出明快色彩漂亮的細小斑點。現在,一些納米熒光粒子開始展現它們的優勢。比如說有一種可以吸收大量低能光子的納米粒子,然后將發射出高能量激發光子。這種材料所具有的特性將為開發出同時展現出多種色彩提供可能性。讓一些化學方面的專家非常震驚的是,還有一些納米粒子由小的有機分子或其聚合物制成,它們相比量子點毒性更小,而且性能遠超過量子點。

       納米熒光粒子所具有的優勢有以下幾點:1)尺寸更小,所以發射光非常單一、可控;2)生物毒性非常小,可以注射到動物體內觀察生理條件下的器官組織變化;3)同時可以組合多種納米熒光粒子,通過激發光源控制可以檢測多種信號;4)紅外光激發后可供肉眼觀測等。

       舉個小例子:來自麻省理工學院(MIT)、哈佛物理系與美國陸軍Edgewood生化中心的科學家們開發一項能把透明玻璃轉成投射屏幕的技術。這群科學家是利用納米粒子共振散射(resonant nanoparticle scattering)技術,將銀納米粒子噴灑在玻璃上,以讓玻璃能夠顯色,而且支援大范圍及各種角度。傳統上的投射屏幕皆為白色,得以呈現各種顏色,但若投射在玻璃上投射光則會穿透玻璃,因此,科學家們將特定顏色的納米粒子嵌入透明材料中,除了該色以外的顏色仍可穿透玻璃,科學家在展示中則在玻璃上以藍色顯示MIT的標志。未來該團隊計劃整合不同顏色的奈米粒子,以讓玻璃能夠顯現更豐富的色彩。MIT在新聞稿中表示,雖然展示中只投射了藍色的單色影像,但利用這項技術應該可以產生全彩的影像。只要有紅、綠、藍三元色就足以產生視覺上的全彩投影,而且因為三元色只會在很窄的光譜帶里呈現,因此得以讓其他色光仍然能夠穿透玻璃。這項發明未來除了可應用在各種商店櫥窗或擋風玻璃上來呈現廣告或資訊外,每平方公分只需要1公克的納米粒子,因此成本低廉,而且使用方便

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