Australische onderzoekers van de Universiteit van Adelaide hebben een methode ontwikkeld om lichtemitterende nanodeeltjes in glas in te bedden zonder hun unieke eigenschappen te verliezen.

Dit nieuwe "hybride glas" combineert met succes de eigenschappen van deze speciale lichtgevende (of lichtgevende) nanodeeltjes met de bekende aspecten van glas, zoals transparantie en de mogelijkheid om te worden verwerkt tot verschillende vormen, waaronder zeer fijne optische vezels.

Het onderzoek, in samenwerking met Macquarie University en University of Melbourne, is online gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde optische materialen .

"Deze nieuwe lichtgevende nanodeeltjes, genaamd upconversion nanodeeltjes, zijn veelbelovende kandidaten geworden voor een hele reeks ultra-high-tech toepassingen zoals biologische detectie, biomedische beeldvorming en 3D volumetrische displays, " zegt hoofdauteur dr. Tim Zhao, van de School of Physical Sciences en Institute for Photonics and Advanced Sensing (IPAS) van de University of Adelaide.

"Door deze nanodeeltjes in glas te integreren, die meestal inert is, opent spannende mogelijkheden voor nieuwe hybride materialen en apparaten die kunnen profiteren van de eigenschappen van nanodeeltjes op manieren die we voorheen niet konden. Bijvoorbeeld, neurowetenschappers gebruiken momenteel kleurstof die in de hersenen wordt geïnjecteerd en lasers om een ​​glazen pipet naar de plek te leiden waarin ze geïnteresseerd zijn. Als er fluorescerende nanodeeltjes in de glazen pipetten zouden zitten, de unieke luminescentie van het hybride glas zou kunnen werken als een fakkel om de pipet rechtstreeks naar de individuele neuronen van belang te leiden."

Hoewel deze methode is ontwikkeld met opconversie-nanodeeltjes, de onderzoekers geloven dat hun nieuwe 'direct-doping'-benadering kan worden gegeneraliseerd naar andere nanodeeltjes met interessante fotonische, elektronische en magnetische eigenschappen. Er zullen veel toepassingen zijn – afhankelijk van de eigenschappen van het nanodeeltje.

"Als we glas doordrenken met een nanodeeltje dat gevoelig is voor straling en dat hybride glas vervolgens in een vezel trekken, we zouden een sensor op afstand kunnen hebben die geschikt is voor nucleaire installaties, " zegt dokter Zhao.

Daten, de methode die wordt gebruikt om opconversie-nanodeeltjes in glas te integreren, is gebaseerd op de in-situ groei van de nanodeeltjes in het glas.

"We hebben opmerkelijke vooruitgang gezien op dit gebied, maar de controle over de nanodeeltjes en de glassamenstellingen is beperkt, beperking van de ontwikkeling van veel voorgestelde toepassingen, " zegt projectleider prof.dr. Heike Ebendorff-Heideprem, Adjunct-directeur van IPAS.

"Met onze nieuwe directe dopingmethode, waarbij de nanodeeltjes en het glas afzonderlijk worden gesynthetiseerd en vervolgens worden gecombineerd onder de juiste omstandigheden, we hebben de nanodeeltjes intact en goed verspreid door het glas kunnen houden. De nanodeeltjes blijven functioneel en de glastransparantie is nog steeds zeer dicht bij de oorspronkelijke kwaliteit. We zijn op weg naar een hele nieuwe wereld van hybride glas en apparaten voor op licht gebaseerde technologieën."