Исследователи Уральского федерального университета и Уральского отделения РАН разработали высокоинтенсивные нанолюминофоры с широким световым излучением. Их можно применять в LED-устройствах, лазерах, при мониторинге здоровья. Результаты исследования опубликованы в журнале Results in Optics.

Люминофоры – это вещества, которые поглощают энергию и преобразовывают ее в световое излучение. Излучение новых нанолюминофоров в 80 раз ярче обычных. Наноразмерные частицы, находящиеся в них, люменисцируют от инфракрасного излучения. При такой высокой светоотдаче есть возможность улучшить волоконные лазеры, применяемые в обработке материалов, и увеличить яркость экологичных источников света – белых светодиодов. Также они помогут визуализировать внутренние процессы организма.

«Люминофоры могут применяться в различных сферах, в т. ч. в медицине для визуализации различных патологий в тканях и клетках организма. Благодаря своим оптическим свойствам наночастицы могут возбуждаться непосредственно через биоткань, а возбуждающий фотолюминесценцию свет инфракрасного диапазона не оказывает вредного воздействия на организм. Однако необходимы доклинические исследования на животных для определения эффективности и безопасности применения наночастиц», — рассказал профессор кафедры физической и коллоидной химии УрФУ, главный научный сотрудник института химии твердого тела УрО РАН Михаил Зуев.

В ходе исследования выяснилось, что ионы эрбия и иттербия увеличивают интенсивность свечения. Если подобрать необходимую концентрацию, в наночастицах возникает эффект фотонной лавины. В этот момент при поглощении одного фотона появляется много других.

Нанолюминофоры содержат стронций,  иттрий, кремний и кислород. К ним добавили трехзарядные ионы эрбия и иттербия – редкоземельных металлов. По словам Зуева, такой состав образован впервые.

Силикатные аморфные нанолюминофоры получены за счет испарения объемных образцов электронным пучком. Этот метод ученые использовали ранее – при создании люминофоров с ионами европия.