مواد جدید می‌تواند آغازگر نسل بعدی درمان‌های سرطان باشد

یک ماده جدید که در تقاطع کم کاوش شیمی آلی و معدنی ایجاد شده است، نه تنها می تواند پانل های خورشیدی قدرتمندتر را فعال کند، بلکه می تواند نسل بعدی درمان های سرطان را نیز آغاز کند.

توصیف شده در الف شیمی طبیعت در مقاله ژورنالی که امروز منتشر شد، این کامپوزیت از نانوذرات سیلیکونی بسیار ریز و یک عنصر آلی ساخته شده است که نزدیک به آنهایی است که در تلویزیون های OLED استفاده می شود. این می تواند سرعت تبادل انرژی دو مولکول را افزایش دهد و نور کم انرژی را به نور پر انرژی تبدیل کند.

تنها تعداد انگشت شماری از آزمایشگاه ها در جهان قادر به ساخت نانوذرات سیلیکونی با مشخصات مناسب هستند. یکی از این آزمایشگاه ها توسط لورنزو منگولینی، استاد مهندسی مکانیک و علم مواد در UC Riverside که به ابداع فرآیند تولید آنها کمک کرد، رهبری می شود.

مواد جدید نسبت به تلاش‌های قبلی ما برای ایجاد چیزی که به طور موثر انرژی را بین دو جزء غیرمشابه تبادل می‌کند، بهبود می‌یابد. فرصت‌های بسیار خوبی برای استفاده از این روش برای کاربردهای مختلف وجود دارد، اما شاید یکی از مهم‌ترین آنها از منظر سلامت انسان، سرطان باشد.”

لورنزو مانگولینی، استاد مهندسی مکانیک و علم مواد در UC Riverside

نور پر انرژی، مانند نور لیزر فرابنفش، می تواند رادیکال های آزاد را تشکیل دهد که قادر به حمله به بافت سرطانی هستند. با این حال، نور ماوراء بنفش به اندازه کافی به بافت ها نمی رسد تا رادیکال های درمانی نزدیک به محل تومور تولید کند. از سوی دیگر، نور مادون قرمز نزدیک به عمق بدن نفوذ می کند، اما انرژی کافی برای تولید رادیکال ها را ندارد.

با این ماده جدید، تیم تحقیقاتی نشان داده‌اند که می‌توان به تابش نور با انرژی بالاتری نسبت به چیزی که به این ماده اشاره می‌کند، موسوم به تبدیل فوتون به بالا، دست یافت. علاوه بر کارآمد بودن، “نقاط” سیلیکونی که پایه این ماده پر انرژی را تشکیل می دهند، سمی نیستند.

گرفتن نور کم انرژی و تبدیل آن به شکل انرژی بالاتر می تواند برای افزایش کارایی سلول های خورشیدی با اجازه دادن به آنها برای گرفتن نور مادون قرمز نزدیک که به طور معمول از آنها عبور می کند، استفاده شود. هنگامی که نور کم انرژی بهینه شود، می تواند اندازه پنل های خورشیدی را تا 30 درصد کاهش دهد.

مانگولینی گفت: “این سلول ها معمولا از فوتون های کم انرژی استفاده نمی کنند، اما با استفاده از این سیستم، می توانید. ما می توانیم آرایه ها را بسیار کارآمدتر کنیم.”

کاربردهای متنوعی در رابطه با نور مادون قرمز وجود دارد که می‌توان آنها را با مواد جدید مبتنی بر نقطه سیلیکونی بهبود بخشید. آنها شامل تصویربرداری زیستی، پرینت سه بعدی مبتنی بر نور و حسگرهای نور هستند که به خودروهای خودران در هوای مه آلود کمک می کنند.

این تحقیق توسط بنیاد ملی علوم تامین شد و توسط تیمی مستقر در دانشگاه تگزاس، آستین، دانشگاه کلرادو، بولدر و دانشگاه یوتا و همچنین UCR انجام شد. نه تنها تیم تحقیقاتی در مورد کاربردهای بالقوه هیجان زده هستند، بلکه در مورد توانایی طراحی کلاس جدیدی از مواد کامپوزیتی مانند این هستند.

کامپوزیت ها موادی هستند که رفتاری متفاوت با اجزای پایه خود دارند که به تنهایی عمل می کنند. به عنوان مثال، کامپوزیت های الیاف کربن و رزین ها قوی و سبک هستند و در بال های هواپیما و بسیاری از کالاهای ورزشی استفاده می شوند.

شان رابرتز، استاد شیمی دانشگاه تگزاس در آستین و نویسنده مقاله مربوطه، می‌گوید: «ما اکنون می‌دانیم که چگونه دو ماده بسیار متفاوت را بگیریم و آن‌ها را به اندازه‌ای قوی به هم پیوند دهیم که نه فقط یک مخلوط، بلکه یک ماده کاملاً جدید با خواص متمایز ایجاد کنیم. این یکی از اولین بارهایی است که این امر محقق شده است.»