(Phys.org) - Legeringar som brons och stål har förändrats i århundraden, ger toppmoderna maskiner som är nödvändiga för industrin. När forskare går mot nanoteknik, dock, fokus har skiftat mot att skapa legeringar i nanometerskala - producera material med egenskaper till skillnad från sina föregångare.

Nu, forskning vid University of Pittsburgh visar att legeringar i nanometerskala har förmågan att avge ljus så starkt att de kan ha potentiella tillämpningar inom medicin. Resultaten har publicerats i Journal of the American Chemical Society .

"Vi visar legeringar som är några av de ljusaste, nära-infrarött-ljusemitterande arter som hittills är kända. De är 100 gånger ljusare än vad som används nu, "sa Jill Millstone, huvudutredare för studien och biträdande professor i kemi vid Pitt's Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences. "Tänk på en partikel som inte bara hjälper forskare att upptäcka cancer tidigare utan används för att behandla tumören, för."

I tidningen, Millstone presenterar legeringar med drastiskt olika egenskaper än tidigare-inklusive nära-infrarött (NIR) ljusemission-beroende på deras storlek, form, och ytkemi. NIR är en viktig region i ljusspektrumet och är en integrerad del av teknik som finns inom vetenskap och medicinska miljöer, sa Millstone. Hon använder en laserpekare som exempel.

"Om du lägger fingret över en röd laser [som ligger nära spektrumets NIR -ljusregion], du kommer att se det röda ljuset lysa igenom. Dock, om du gör detsamma med en grön laser [ljus i spektrumets synliga område], ditt finger blockerar det helt, "sa Millstone." Detta exempel visar hur kroppen kan absorbera synligt ljus väl men inte absorberar rött ljus också. Det betyder att man använder NIR -sändare för att visualisera celler och, slutligen delar av kroppen, är lovande för minimalt invasiv diagnostik. "

Dessutom, Millstones demonstration är unik genom att hon - för första gången - kunde visa en kontinuerligt avstämbar komposition för nanopartikellegeringar; detta innebär att förhållandet mellan material kan ändras utifrån behov. I traditionella metallurgiska studier, material som stål kan vara mycket skräddarsydda för applikationen, säga, för en flygplansvinge kontra en gryta. Dock, legeringar på nanoskala följer olika regler, säger Millstone. Eftersom nanopartiklarna är så små, komponenterna stannar ofta inte ihop och separeras istället snabbt, som olja och vinäger. I hennes tidning, Millstone beskriver att använda små organiska molekyler för att "limma" en legering på plats, så att de två komponenterna förblir blandade. Denna strategi ledde till upptäckten av NIR -luminescens och banar också väg för andra typer av nanopartikellegeringar som är användbara inte bara vid bildbehandling, men i applikationer som katalys för industriell omvandling av fossila bränslen till finkemikalier.

Millstone säger att dessa observationer tillsammans ger en ny plattform för att undersöka det strukturella ursprunget för små metallnanopartiklarnas fotoluminescens och för legeringsbildning i allmänhet. Hon anser att dessa studier borde leda direkt till tillämpningar inom områden av nationellt behov som hälsa och energi.