(PhysOrg.com) - Rice University-forskare har upptäckt ett enkelt sätt att få kolnanorör att lysa starkare.

Forskaren Bruce Weismans rislabb, en pionjär inom nanorörsspektroskopi, fann att tillsats av små mängder ozon till partier av enkelväggiga kolnanorör och exponering av dem för ljus dekorerar alla nanorör med syreatomer och ändrar systematiskt deras nära-infraröda fluorescens.

Kemiska reaktioner på nanorörsytor dödar i allmänhet deras begränsade naturliga fluorescens, sa Weisman. Men den nya processen ökar faktiskt intensiteten och förskjuter våglängden.

Han förväntar sig genombrottet, rapporteras online i tidskriften Vetenskap , att utöka möjligheterna för biologisk och materiell användning av nanorör, från möjligheten att spåra dem i enstaka celler till nya lasrar.

Bäst av alla, processen att göra dessa ljusa nanorör är otroligt lätt - "enkel nog för en fysikalisk kemist att göra, sa Weisman, en fysikalisk kemist själv.

Han och huvudförfattaren Saunab Ghosh, en doktorand i sitt labb, upptäckte att en lätt beröring var nyckeln. "Vi är inte de första som studerar effekterna av ozon som reagerar med nanorör, ", sa Weisman. "Det har gjorts i ett antal år.

"Men alla tidigare forskare använde hård hand, med mycket ozonexponering. När du gör det, du förstör nanorörets gynnsamma optiska egenskaper. Det stänger i princip av fluorescensen. I vårt arbete lägger vi bara till ungefär en syreatom för 2, 000-3, 000 kolatomer, en mycket liten bråkdel."

Ghosh och Weisman började med en suspension av nanorör i vatten och tillsatte små mängder gasformigt eller löst ozon. Sedan exponerade de provet för ljus. Även ljus från en vanlig skrivbordslampa skulle duga, de rapporterade.

De flesta sektioner av de dopade nanorören förblir orörda och absorberar normalt infrarött ljus, bildar excitoner, kvasipartiklar som tenderar att hoppa fram och tillbaka längs röret - tills de möter syre.

"En exciton kan utforska tiotusentals kolatomer under sin livstid, ", sa Weisman. "Tanken är att den kan hoppa runt tillräckligt mycket för att hitta en av dessa dopningsplatser, och när det gör det, det tenderar att stanna där, eftersom det är energimässigt stabilt. Den fastnar och avger ljus med en längre (rödförskjuten) våglängd.

"Väsentligen, det mesta av nanoröret förvandlas till en antenn som absorberar ljusenergi och leder den till dopningsplatsen. Vi kan göra nanorör där 80 till 90 procent av utsläppen kommer från dopade platser, " han sa.

Laboratorietester visade att de dopade nanorörens fluorescerande egenskaper var stabila i månader.

Weisman sa att behandlade nanorör kunde upptäckas utan att använda synligt ljus. "Varför spelar det någon roll? Vid biologisk detektion, varje gång du exciterar vid synliga våglängder, det är lite bakgrundsemission från cellerna och från vävnaderna. Genom att istället spännande i infraröd, vi blir av med det problemet, " han sa.

Forskarna testade sin förmåga att se dopade nanorör i en biologisk miljö genom att lägga till dem i kulturer av mänskliga livmoderadenokarcinomceller. Senare, bilder av cellerna exciterade i det nära-infraröda visade enstaka nanorör som lyste starkt, medan samma prov exciterat med synligt ljus visade en bakgrundsdimring som gjorde rören mycket svårare att upptäcka.

Hans labb förfinar processen att dopa nanorör, och Weisman tvivlar inte på deras forskningspotential. "Det finns många intressanta vetenskapliga vägar att följa, " sa han. "Och om du vill se ett enda rör inuti en cell, detta är det bästa sättet att göra det. De dopade rören kan också användas för biodistributionsstudier.

"Det fina är att det här är inte en dyr eller komplicerad process, ", sa Weisman. "Vissa reaktioner kräver dagars arbete i labbet och transformerar bara en liten bråkdel av ditt utgångsmaterial. Men med denna process, du kan konvertera ett helt nanorörsprov mycket snabbt."