понедельник, 16 апреля 2012 г.

Разработан новый дизайн наночастиц для биологических методов визуализации

Разработан новый дизайн наночастиц для биологических методов визуализацииСвет, испускаемый люминесцентными частицами, обычно обладает меньшей энергией, чем тот, который был ими абсорбирован. Однако некоторые области применения люминесцентных наночастиц, например визуализация (имиджинг), требуют, чтобы излучаемый свет характеризовался более высокой энергией фотонов, чем свет поглощённый. Но такое преобразование света с повышением его частоты (ап-конверсия) наблюдается только у очень ограниченного числа материалов.

Учёные из Института материаловедения и инжиниринга A*STAR (Сингапур) задались целью расширить скудный список ап-конверсионных материалов и преуспели в этом.

Обычные ап-конверсионные частицы характеризуются равномерным распределением энергетических уровней, когда каждый последующий уровень отстоит от предыдущего на ту же самую энергетическую разницу. Равные энергетические расстояния между уровнями позволяют электрону забираться всё выше и выше много раз подряд, поглощая фотоны возбуждающего света с одной и той же энергией (цветом). Но когда затем электрон, забравшийся на самый верх импровизированной энерголестницы, ринется вниз до самого нижнего уровня, это приведёт к излучению фотона с большей энергией, чем та, которой обладали первичные фотоны возбуждения.

Известно, что допирование наночастиц редкоземельными элементами подгруппы лантана способно обеспечить формирование необходимой структуры энергетических уровней для получения ап-конверсионных частиц, находящих применение в биологической визуализации, поскольку их высокоэнергетичная эмиссия может быть легко отделена от фонового шума. Однако только три из четырнадцати лантанидов эффективны в обеспечении ап-конверсии: эрбий, тулий и гольмий. Список получился столь коротким, потому что нужно не только суметь обеспечить формирование должного распределения электронных уровней, но ещё и обладать высокой эффективностью эмиссии фотонов.

Сингапурские учёные решили эту проблему, использовав в качестве допантов сразу нескольких лантанидов для разных стадий ап-конверсионного процесса. Сенсибилизирующие элементы абсорбируют падающий свет и передают абсорбированную энергию находящимся по соседству элементам-«аккумуляторам», чьи электроны взлетают по энергетической лестнице до самого верха. Запасённая в «аккумуляторе» энергия транспортируется посредством постоянных миграций до тех пор, пока не перейдёт к активатору. В итоге активатор испускает высокоэнергетичный фотон.

Распределив все четыре роли (сенсибилизатор, аккумулятор, мигратор и активатор) между различными редкоземельными элементами, исследователи смогли сильно упростить набор требований к каждому элементу в отдельности. Кроме того, удалось избежать нежелательных взаимодействий между различными элементами, разделив их пространственно внутри каждой сферической наночастицы: сенсибилизаторы и аккумуляторы были помещены в ядра, активаторы — в оболочки частиц, и только миграторы заняли места как в ядрах, так и в оболочках наночастиц.

Этот дизайн позволил учёным наблюдать ап-конверсионные эмиссионные спектры таких лантанидов, как европий, тербий, диспрозий и самарий. Недоступное ранее разнообразие радужных цветов!

Более подробно об исследовании читайте в статье, опубликованной в журнале Nature Materials (а также в материале сотрудника Мичиганского университета (США) Николая Котова, появившегося в том же издании в 2011 году).

Подготовлено по материалам A*STAR Research.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Посещаемость соцсети Google+ растёт
По оценкам Experian Hitwise, посещаемость социальной сети Google+ американскими пользователями в марте превысила 61 млн визитов, что на 27% больше по сравнению с февралём. Сервис Google+ был запущен в конце июня 2011 года. По подсчётам, к середине июля число подписчиков соцсети перевалило за 10 млн; в начале августа была взята отметка в 20 млн. К середине октября аудитория Google+ достигла 40 мл...
  (читать дальше)

Четырём процентам Facebook-детей нет и шести лет
По правилам Facebook, пользователю до 13 лет нечего делать на сайте. Однако многие дети и подростки обходят это требование сами или с помощью недальновидных родителей, предоставляя неправильные сведения о дате рождения при регистрации в сети. Новое исследование, в котором приняло участие около тысячи родителей, показало, что 38% несовершеннолетних, имеющих аккаунт в сети Facebook, не исполнилось...
  (читать дальше)

Intel представляет твердотельные диски SSD 313 Series
Корпорация Intel обнародовала характеристики твердотельных дисков SSD 313 Series, приходящих на смену накопителям линейки 311 Series. В новых устройствах хранения данных применены 25-нанометровые микрочипы флеш-памяти NAND, изготовленные по методике одноуровневых ячеек (SLC), что обеспечивает повышенную надёжность и долговечность по сравнению с многоуровневыми изделиями (MLC). Диски SSD 313 Seri...
  (читать дальше)

Intel SSD 910 Series: твердотельные диски с интерфейсом PCI Express
Корпорация Intel анонсировала твердотельные накопители SSD 910 Series, предназначенные для использования в оборудовании корпоративного класса. Диски выполнены в виде карты расширения с интерфейсом PCI Express. В них применены 25-нанометровые микросхемы флеш-памяти NAND, изготовленные по технологии многоуровневых ячеек (MLC). По заявлениям «Интел», накопители обладают высокой надёжностью: они обе...
  (читать дальше)

Как быстро и дёшево охладить электронику
Исследователи из Университета Северной Каролины (США) разработали более эффективный и вместе с тем недорогой способ охлаждения электронных устройств, в особенности лазеров и блоков питания, усиленно генерирующих тепло. Предлагаемая техника опирается на использование «теплоотводящего материала» на основе медно-графенового композита, присоединённого к электронному устройству посредством индий-граф...
  (читать дальше)

Yahoo! рассказала о новой структуре компании
Глава Yahoo! Скотт Томпсон разослал подчинённым письмо с деталями реорганизационного плана. Напомним, что недавно Yahoo! сообщила о сокращении 2 000 человек, или около 14% штата, насчитывающего 14,1 тыс. сотрудников. Это станет первым этапом рационализации бизнеса, главные задачи которой — улучшение финансовых показателей и укрепление рыночных позиций. Планируется также закрытие ряда неключевых ...
  (читать дальше)

Facebook ответила на патентные претензии Yahoo!
Социальная сеть Facebook нанесла симметричный патентный удар по Yahoo!, обвинив интернет-компанию в воровстве интеллектуальной собственности. Напомним, что в марте Yahoo! вменила детищу Марка Цукерберга незаконное использование технологий, защищённых десятью патентами. Речь шла о методах размещения рекламы в Интернете, средствах персонализации веб-сайтов, доставки сообщений, генерации лент новос...
  (читать дальше)

Австралия урегулировала патентный спор с производителями Wi-Fi-оборудования
Государственная организация научных и промышленных разработок Австралии (CSIRO) во внесудебном порядке урегулировала патентный спор с рядом крупных производителей электроники и операторов связи. Конфликт возник из-за технологии, касающейся улучшения качества сигнала при передаче данных в беспроводных сетях Wi-Fi. Патенты на соответствующие разработки CSIRO получила в 1992 и 1996 годах. Позднее о...
  (читать дальше)

Футляр с солнечной панелью SolarKindle для ридеров Amazon поступил в продажу
Компания SolarFocus объявила о начале поставок оригинального футляра SolarKindle для букридеров Amazon Kindle, демонстрировавшегося на январской выставке CES 2012. В SolarKindle встроены солнечная панель и вспомогательный литиево-ионный полимерный аккумулятор ёмкостью 1 500 мА•ч. Одного часа пребывания под прямым солнечным светом, как утверждается, хватит для использования ридера в течение трёх ...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)