大有用處！新型材料能將紅外線轉化為可見光！

哥倫比亞大學科學家與哈佛大學(Harvard)的研究人員合作，成功地開發出了一種將可見光轉化為紅外能量的化學過程，允許無害的輻射穿透活體組織和其他材料，而不會受到高強度光照的傷害。其研究研究2019年1月17日發表在《自然》上。哥倫比亞大學(Columbia)化學教授、該研究報告的合著者托米斯拉夫·羅維斯(Tomislav Rovis)說：這些發現令人興奮，因為我們能夠進行一系列複雜的化學轉化，通常需要使用非侵入性紅外光源的高能可見光，我們可以想像，在許多潛在的應用中，控制物質的障礙是存在的。例如，這項研究有望提高光動力療法的覆蓋面和有效性，而光動力療法在治療癌症方面的全部潛力尚未實現。

博科園-科學科普：包括路易斯·m·卡波斯(Luis . Campos)的團隊(哥倫比亞化學學院副教授)和哈佛大學Rowland研究所的Daniel m.s先生，利用少量的新穎化合物進行了一系列實驗，該化合物當受光激勵時，可以介導在其它方面反應更慢或根本不反應分子之間的電子轉移。他們的方法被稱為三元聚變上轉換，涉及一系列過程，本質上是將兩個紅外光子融合成一個可見光光子。大多數技術只能捕捉可見光，這意味著其餘的太陽能光譜將被浪費。三元融合上轉換技術可以收集低能量的紅外光，將其轉化為光，然後被太陽能電池板吸收。可見光也很容易被許多表面反射，而紅外光的波長較長，可以穿透緻密的物質。

數十億由不可見紅外光子提供能量的分子燈泡產生可見光。圖片：Melissa Ann Ashley

有了這項技術，我們能夠將紅外光微調到所需的更長的波長，從而使我們能夠無創地穿過各種各樣的屏障，比如紙張、塑料模具、血液和組織。研究人員甚至用脈衝光穿過包在燒瓶上的兩片培根長期以來，科學家一直試圖解決如何讓可見光穿透皮膚和血液而不損害內部器官或健康組織的問題。用於治療某些癌症光動力療法(PDT)使用一種名為光敏劑的特殊藥物，這種藥物由光引發，產生一種高度反應的氧氣，能夠殺死或抑制癌細胞的生長。目前光動力療法僅限於局部或表面癌症的治療，Rovis說：這項新技術可以使PDT進入人體以前無法進入的區域。

一種無毒的藥物結合紅外線可以選擇性地靶向腫瘤部位，照射癌細胞，而不是用一種藥物毒害整個身體，導致惡性細胞和健康細胞死亡。這項技術可能會產生深遠的影響。紅外光療法可能有助於治療許多疾病和條件，包括創傷性腦損傷、受損的神經和脊髓、聽力損失以及癌症。其他潛在的應用包括化學存儲、太陽能生產和數據存儲的遠程管理、藥物開發、感測器、食品安全方法、可塑仿骨複合材料和微電子元件加工。研究人員目前正在其他生物系統中測試光子上轉換技術，這為改變光與生物體相互作用的方式提供了前所未有的機會。事實上，目前我們正在利用上轉換技術進行組織工程和藥物輸送。

博科園-科學科普｜研究/來自: 哥倫比亞大學

參考期刊文獻:《自然》

論文DOI: 10.1038/s41586-018-0835-2

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