|
|
| Vật liệu tổng hợp mới có thể trở thành phương pháp điều trị ung thư mới. Ảnh SciTech Daily |
SciTech Daily cho biết, vật liệu tổng hợp mới là sự kết hợp các hạt nano silicon cực nhỏ và hợp chất hữu cơ có những điểm tương đồng với những chất được sử dụng trong màn hình TV OLED.
Bằng giải pháp tạo ra các cấu trúc lai ghép giữa các phân tử hữu cơ và các chấm lượng tử vô cơ, vật liệu mới có thể thực hiện các phép biến đổi quang vật lý độc đáo. Những đặc tính của vật liệu mới là khả năng đẩy nhanh quá trình trao đổi năng lượng giữa hai phân tử, biến đổi ánh sáng có năng lượng thấp hơn thành ánh sáng có năng lượng cao hơn.
Chỉ có rất ít phòng thí nghiệm trên thế giới có khả năng tạo ra những hạt nano silicon với thông số kỹ thuật phù hợp. Một trong những phòng thí nghiệm đó do Lorenzo Mangolini, GS khoa học vật liệu và kỹ thuật cơ khí tại Đại học California, Riverside (UC Riverside) Mỹ lãnh đạo đã phát minh ra quy trình sản xuất loại vật liệu mới này.
GS Mangolini cho biết: “Vật liệu mới đã giải quyết những thách thức trong các công trình nghiên cứu trước đây mà chúng tôi thực hiện để tạo ra một loại vật chất có khả năng trao đổi năng lượng hiệu quả giữa 2 thành phần vật liệu khác nhau. Có nhiều cơ hội tuyệt vời để sử dụng loại vật chất tối ưu này cho hàng loạt những ứng dụng khác nhau, nhưng có lẽ một trong những ứng dụng quan trọng nhất là điều trị bệnh ung thư”.
Ánh sáng năng lượng cao như tia laser cực tím có thể hình thành các gốc ion tự do, có khả năng tấn công các mô ung thư. Nhưng tia UV không xuyên đủ xa vào các mô để tạo ra những gốc tự do gần vị trí khối u. Mặt khác, ánh sáng cận hồng ngoại thâm nhập sâu vào cơ thể nhưng không đủ năng lượng để tạo ra các gốc tự do.
Ứng dụng vật liệu mới, nhóm nghiên cứu đã chứng minh được, có thể đạt được khả năng phát xạ ánh sáng năng lượng cao hơn năng lượng ánh sáng được chiếu vào vật liệu, một quy trình được gọi là chuyển đổi ngược photon. Ngoài tính hiệu quả tạo các gốc ion tự do điều trị ung thư, những “chấm” silicon tạo thành nền của vật liệu năng lượng cao này không độc hại đối với cơ thể con người.
Sử dụng ánh sáng năng lượng thấp chiếu vào vật liệu và chuyển hóa thành ánh sáng năng lượng cao hơn có thể được sử dụng để tăng hiệu quả của pin mặt trời, cho phép các tấm pin thu được ánh sáng cận hồng ngoại thường đi xuyên qua. Tối ưu hóa vật liệu mới, ánh sáng năng lượng thấp có thể giảm tới 30% kích thước của những tấm pin mặt trời.
“Những tế bào pin điện mặt trời thường không sử dụng các photon ánh sáng năng lượng thấp, nhưng sử dụng loại vật liệu mới, chúng có thể thu được cả nguồn năng lượng của ánh sáng thấp. Vật liệu mới của chúng tôi có thể khiến các mảng pin silicon hiệu quả hơn nhiều”, GS Mangolini nói.
Có rất nhiều ứng dụng liên quan đến ánh sáng hồng ngoại có thể được tăng cường bằng vật liệu trên nền tảng các chấm silicon mới. Những ứng dụng này có thể là hình ảnh sinh học, in 3D trên cơ sở ánh sáng và cảm biến ánh sáng giúp ô tô tự lái vượt qua thời tiết sương mù với tầm nhìn gần.
Nghiên cứu ấn tượng này được Quỹ khoa học quốc gia Mỹ tài trợ, và được thực hiện bởi nhóm nhà khoa học từ Đại học Texas, Austin, Đại học Colorado, Boulder và Đại học Utah và UC Riverside. Nhóm nghiên cứu đã cho thấy hàng loạt những ứng dụng tiềm năng của vật liệu mới, đồng thời từ vật liệu mới sáng tạo, có thể chế tạo một loại vật liệu composite mới, có những tính năng thông minh từ vật liệu này.
Theo SciTech Daily