(Phys.org) — Legeringen zoals brons en staal zijn al eeuwenlang transformerend, het leveren van top-of-the-line machines die nodig zijn voor de industrie. Terwijl wetenschappers op weg zijn naar nanotechnologie, echter, de focus is verschoven naar het maken van legeringen op nanometerschaal - het produceren van materialen met eigenschappen die anders zijn dan hun voorgangers.

Nutsvoorzieningen, onderzoek aan de Universiteit van Pittsburgh toont aan dat legeringen op nanometerschaal het vermogen hebben om licht uit te zenden dat zo helder is dat ze potentiële toepassingen in de geneeskunde kunnen hebben. De bevindingen zijn gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

"We demonstreren legeringen die tot de helderste, tot nu toe bekende bijna-infraroodlicht-emitterende soorten. Ze zijn 100 keer helderder dan wat nu wordt gebruikt, " zei Jill Millstone, hoofdonderzoeker van de studie en assistent-professor scheikunde in Pitt's Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences. "Denk aan een deeltje dat onderzoekers niet alleen helpt om kanker eerder op te sporen, maar ook om de tumor te behandelen, te."

In de krant, Millstone presenteert legeringen met drastisch andere eigenschappen dan voorheen, inclusief bijna-infrarood (NIR) lichtemissie, afhankelijk van hun grootte, vorm, en oppervlaktechemie. NIR is een belangrijk gebied van het lichtspectrum en is een integraal onderdeel van technologie die wordt aangetroffen in wetenschappelijke en medische omgevingen, zei Molensteen. Als voorbeeld gebruikt ze een laserpointer.

"Als je je vinger over een rode laser houdt [die zich dicht bij het NIR-lichtgebied van het spectrum bevindt], je ziet het rode licht er doorheen schijnen. Echter, als je hetzelfde doet met een groene laser [licht in het zichtbare deel van het spectrum], je vinger zal het volledig blokkeren, "zei Millstone. "Dit voorbeeld laat zien hoe het lichaam zichtbaar licht goed kan absorberen, maar niet ook rood licht. Dat betekent dat het gebruik van NIR-stralers om cellen te visualiseren en, uiteindelijk delen van het lichaam, is veelbelovend voor minimaal invasieve diagnostiek."

In aanvulling, De demonstratie van Millstone is uniek omdat ze voor het eerst een continu afstembare samenstelling voor legeringen van nanodeeltjes kon laten zien; dit betekent dat de verhouding van materialen kan worden gewijzigd op basis van de behoefte. In traditionele metallurgische studies, materialen zoals staal kunnen in hoge mate worden aangepast aan de toepassing, zeggen, voor een vliegtuigvleugel versus een kookpot. Echter, legeringen op nanoschaal volgen verschillende regels, zegt Molensteen. Omdat de nanodeeltjes zo klein zijn, de componenten blijven vaak niet bij elkaar en worden in plaats daarvan snel gescheiden, zoals olie en azijn. In haar krant Millstone beschrijft het gebruik van kleine organische moleculen om een ​​legering op zijn plaats te "lijmen", zodat de twee componenten gemengd blijven. Deze strategie leidde tot de ontdekking van NIR-luminescentie en effent ook de weg voor andere soorten nanodeeltjeslegeringen die niet alleen nuttig zijn voor beeldvorming, maar in toepassingen zoals katalyse voor de industriële omzetting van fossiele brandstoffen in fijnchemicaliën.

Millstone zegt dat deze waarnemingen samen een nieuw platform bieden om de structurele oorsprong van de fotoluminescentie van kleine metalen nanodeeltjes en van legeringsvorming in het algemeen te onderzoeken. Ze is van mening dat deze onderzoeken direct moeten leiden tot toepassingen op gebieden van nationale behoefte als gezondheid en energie.