Australiska forskare vid University of Adelaide har utvecklat en metod för att bädda in ljusemitterande nanopartiklar i glas utan att förlora några av deras unika egenskaper-ett stort steg mot 'smarta glas' applikationer som 3D-skärmar eller fjärrstrålningssensorer.

Detta nya "hybridglas" kombinerar framgångsrikt egenskaperna hos dessa speciella självlysande (eller ljusemitterande) nanopartiklar med de välkända aspekterna av glas, såsom transparens och förmågan att bearbetas till olika former inklusive mycket fina optiska fibrer.

Forskningen, i samarbete med Macquarie University och University of Melbourne, har publicerats online i tidningen Avancerade optiska material .

"Dessa nya självlysande nanopartiklar, kallas uppkonvertering nanopartiklar, har blivit lovande kandidater för en mängd olika ultrahögteknologiska applikationer som biologisk avkänning, biomedicinsk bildbehandling och 3D volymetriska displayer, "säger huvudförfattaren Dr Tim Zhao, från University of Adelaides School of Physical Sciences och Institute for Photonics and Advanced Sensing (IPAS).

"Integrering av dessa nanopartiklar i glas, som vanligtvis är inert, öppnar spännande möjligheter för nya hybridmaterial och enheter som kan dra nytta av nanopartiklarnas egenskaper på sätt som vi inte har kunnat göra tidigare. Till exempel, neurovetenskapare använder för närvarande färgämne som injiceras i hjärnan och lasrar för att kunna leda en glaspipett till den plats de är intresserade av. Om fluorescerande nanopartiklar var inbäddade i glaspipetterna, hybridglasets unika luminescens kan fungera som en fackla för att leda pipetten direkt till de enskilda neuronerna av intresse. "

Även om denna metod utvecklades med uppkonverteringsnanopartiklar, forskarna tror att deras nya "direktdopning" -metod kan generaliseras till andra nanopartiklar med intressant fotonisk, elektroniska och magnetiska egenskaper. Det kommer att finnas många applikationer - beroende på nanopartikelns egenskaper.

"Om vi ​​fyller på glas med en nanopartikel som är känslig för strålning och sedan drar det hybridglaset till en fiber, vi kan ha en fjärrsensor som är lämplig för kärntekniska anläggningar, säger Dr Zhao.

Hittills, metoden som används för att integrera uppkonverteringsnanopartiklar i glas har förlitat sig på tillväxten på plats av nanopartiklarna i glaset.

"Vi har sett anmärkningsvärda framsteg på detta område men kontrollen över nanopartiklarna och glaskompositionerna har varit begränsad, begränsa utvecklingen av många föreslagna applikationer, säger projektledare professor Heike Ebendorff-Heideprem, Biträdande direktör för IPAS.

"Med vår nya direkta dopningsmetod, vilket innebär att syntetisera nanopartiklar och glas separat och sedan kombinera dem med de rätta förhållandena, vi har kunnat hålla nanopartiklarna intakta och väl spridda genom glaset. Nanopartiklarna förblir funktionella och glasgenomskinligheten är fortfarande mycket nära dess ursprungliga kvalitet. Vi går mot en helt ny värld av hybridglas och enheter för ljusbaserad teknik. "