Ученые создали уникальные водорастворимые углеродные наноточки с эффективной люминесценцией в длинноволновой области спектра. Материал обладает люминесцирующими свойствами, нетипичным для семейства углеродных наноматериалов, в частности углеродных трубок и графена. В международную группу вошли исследователи ИТМО, СПбГУ, Дрезденского технического университета, ФТИ имени А. Ф. Иоффе и Городского университета Гонконга.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nanomaterials.

Углеродные наноточки – новая форма углерода, открытая в середине 2000-х. Их можно получать из органических материалов: фруктового сока, лимонной кислоты, листьев растений и других. В медицине они применимы в качестве биосенсоров, люминесцентных меток или в роли зонда для таргетной доставки лекарств.

Разработчики добились рекордного значения квантового выхода люминесценции в ближней инфракрасной области спектра для наночастиц. Полученные наночастицы можно будет использовать в качестве люминесцентного нетоксичного зонда для визуализации живых тканей.

Международная научная группа создала углеродные наночастицы с излучением в области 1085 нанометров и квантовым выходом фотолюминесценции 0,28 % – это максимальное зарегистрированное значение для такого материала. Для достижения этого результата сотрудники Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе разработали особую методику синтеза.

Наночастицы с излучением в широком спектральном диапазоне применимы в области биомедицины и могут использоваться для создания современных устройств фотоники. Новый способ синтеза не требует последующей обработки и дополнительной очистки, что облегчает проведение экспериментов. Получаемые наночастицы растворимы в воде, что также важно для биологических применений.

Исследователи подчеркивают, что новый способ синтеза открывает большие возможности для управления свойствами наночастиц. Для этого можно менять их качественные характеристики: размер, диапазон, яркость свечения.

«Наша международная команда провела комплексное исследование морфологических и оптических свойств полученных наночастиц, были установлены зависимости между этими свойствами, определено влияние температуры на размеры и формируемые оптические переходы внутри наночастиц, установлены стадии синтеза и выявлены оптимальные параметры для создания наночастиц с ИК-люминесценцией. Эти знания позволят в дальнейшем подбирать параметры для синтеза наночастиц с необходимыми свойствами, размерами, в зависимости от их дальнейших применений», — рассказала автор исследования Евгения Степаниденко.

Аналогичные исследования помогут создавать частицы с нужными свойствами для определенных целей. Например, полученные наночастицы могут применяться при создании солнечных элементов, светодиодов, сенсоров и люминесцентных меток, чернил и многого другого.