University of Florida ingenjörsforskare har funnit att de kan antända vissa nanopartiklar med hjälp av en laser med låg effekt, en utveckling som de säger öppnar dörren till en våg av ny teknik inom hälso- och sjukvården, datorer och bildesign.

Ett papper om forskningen visas i veckans förhand onlineutgåva av Naturnanoteknik .

Vijay Krishna, Nathanael Stevens, Ben Koopman och Brij Moudgil säger att de använde lasrar som inte var mycket mer intensiva än de som finns i laserpekare för att lysa upp, värma eller antända tillverkade kolmolekyler, känd som fullerener, vars fotbollsliknande former hade förvrängts på vissa sätt. De sa att upptäckten tyder på en rad viktiga nya applikationer för dessa så kallade "funktionaliserade fullerener" -molekyler som redan utvecklas för ett brett spektrum av industrier och kommersiella och medicinska produkter.

"Det fina med detta är att det bara kräver en laser med mycket låg intensitet, "sa Moudgil, professor i materialvetenskap och teknik och chef för ingenjörshögskolans partikeltekniska forskningscenter, där forskningen genomfördes.

Forskarna använde lasrar med effekt i intervallet 500 milliwatt. Även om den är svag av laserstandarder, forskarna tror att lasrarna har tillräckligt med energi för att initiera upprullning eller upplösning av de modifierade eller funktionaliserade fullerenerna. Den processen, de tror, frigör snabbt energin som lagras när molekylerna formas till sina ovanliga former, orsakar ljus, värme eller bränning under olika förhållanden.

De Naturnanoteknik papper säger att forskarna testade tekniken i tre möjliga tillämpningar.

I den första, de infunderade cancerceller i ett laboratorium med en mängd funktionaliserade fullerener som är kända för att vara biologiskt säkra, kallade polyhydroxifullerener. De använde sedan lasern för att värma upp fullerener, förstör cancercellerna inifrån.

"Det orsakade stress i cellerna, och sedan efter 10 sekunder ser vi bara att cellerna dyker upp, "sa Krishna, en postdoktor i Particle Engineering Research Center.

Han sa att fyndet tyder på att läkare kan dosera patienter med polyhdroxy fullerener, identifiera platsen för cancer, behandla dem sedan med lågeffektslasrar, lämnar andra vävnader oskadade. En annan applikation skulle vara att avbilda platserna för tumörer eller andra intressanta områden i kroppen med hjälp av fullerenernas förmåga att lysa upp.

Tidningen rapporterar också att forskarna använde fullerener för att antända en liten sprängladdning. Den svaga lasern innehöll mycket mindre energi än vanliga elektriska explosiva initiatorer, sa forskarna, men ändå tänt en typ av funktionaliserade fullerener som kallas karboxifullerener. Denna händelse antändde i sin tur jämförelsevis kraftfulla sprängämnen som används i traditionella spränglock.

Brytning, tunnlar eller rivningsbesättningar driver för närvarande elektriska ledningar till sprängämnen, en tidskrävande och dyr process för avlägsna sprängämnen. Experimentet föreslår att besättningar kan använda sprängkapslar beväpnade med fullerener och helt enkelt rikta en laser för att sätta av dem.

"Traditionella spränglock lockar mycket energi för att antända - de använder en varm volframtråd, "sa Nathanael Stevens, en postdoktor i Particle Engineering Research Center. "Så, det är intressant att vi kan göra det med bara en lågeffektiv laser. "

Forskarna belagde papper med polyhyroxifullerener, använde sedan en laser med ultrahög upplösning för att skriva en miniatyrversion av bokstäverna "UF". Demonstrationen föreslår att tekniken kan användas för många applikationer som kräver extremt liten tid, exakt, litografi. Moudgil sa att forskarna hade utvecklat en lovande applikation med att skapa de invecklade mönstren på datorchips.

Även om det inte diskuteras i tidningen, andra potentiella tillämpningar inkluderar infusion av fullerener i bensin, sedan tända dem med lasrar snarare än traditionella tändstift i bilmotorer, Sa Moudgil. Eftersom processen sannolikt kommer att bränna mer av bensinen som kommer in i cylindrarna, det kan göra bilar mer effektiva och mindre förorenande.

Forskarna har identifierat mer än ett dussin potentiella ansökningar och ansökt om flera patent. Veckans Nature Nanotechnology -dokument är den första vetenskapliga publikationen om upptäckten och den nya tekniken.