Chemiluminiscența, sau lumina chimică, este principiul care stă la baza bețelor strălucitoare (cunoscute și sub numele de bastoane ușoare) utilizate la concertele rock și ca instrumente rapide pentru a apuca atunci când energia electrică se stinge. Dar pot fi utilizate și pentru diagnosticarea bolilor prin identificarea concentrațiilor de probe biologice. Un nou mecanism dezvoltat de cercetătorii Universității Tel Aviv produce o sondă chimiluminescentă rezistentă la apă de 3.000 de ori mai strălucitoare, cu o aplicație specială pentru diagnosticul medical și cancer.
Cercetarea a descoperit că reglarea structurii electronice a sondelor actuale îmbunătățește fluorescența lor inerentă. Acest lucru ar putea duce la invenția unui nou sistem cu o singură componentă cu multiple aplicații – inclusiv detectarea și măsurarea activității celulare care indică anumite patologii, cum ar fi cancerul. Studiul a fost publicat recent în ACS Central Science.
„Chemiluminiscența este considerată una dintre cele mai sensibile metode utilizate în testarea diagnosticului”, a spus prof. Doron Shabat de la Școala de Chimie a TAU, care a condus cercetarea. „Am dezvoltat o metodă pentru a pregăti compuși de înaltă eficiență care emit lumină la contactul cu o proteină sau o substanță chimică specifică. Acești compuși pot fi folosiți ca teste moleculare pentru a detecta celulele canceroase, printre alte aplicații.”
Cercetarea, realizată în colaborare cu Dr. Christoph Bauer de la Universitatea din Geneva, reparează un „glitch” cu pierderi de energie în sondele chimioluminiscente actuale. Majoritatea sistemelor folosesc un amestec dintr-o moleculă emitentă care detectează speciile de interes, și alte două ingrediente suplimentare – un fluorofor și o substanță asemănătoare săpunului numit agent tensioactiv – care amplifică semnalul la niveluri detectabile. Dar energia se pierde în procesul de transfer de la molecula emitentă în fluorofor, iar tensioactivii nu sunt biocompatibili.
“Ca chimisti sintetici, am știut sa legam structura si funcția”, a spus prof. Shabbat. “Adăugând doi atomi cheie, am creat o mulțime de sonde mai luminoase decât cele existente în prezent pe piață. În plus, această moleculă specială este potrivită pentru utilizarea directă în celule.”
Pe baza acestei molecule, cercetătorii au dezvoltat senzori pentru a detecta mai multe substanțe chimice relevante biologic. De asemenea, au folosit molecula chemiluminescentă pentru a măsura activitatea mai multor enzime și pentru a imagina celulele prin microscopie.
„Acest lucru ne oferă o metodologie puternică nouă, cu ajutorul căreia putem pregăti senzori de chemiluminescență extrem de eficienți pentru detectarea, imagistica și analiza diferitelor activități celulare”, a spus prof. Shabat. În prezent, cercetătorii explorează modalități de amplificare a chemiluminiscenței noilor sonde pentru imagistica in vivo.
Celulele solare bazate pe perovskite ating eficiență ridicată: convertesc peste 20 la sută din lumina incidentă direct în putere utilizabilă.
Aceste structuri pot servi drept căi de transport pentru operatorii de transport. Acest lucru este raportat în revista Energy & Environment Science.
În căutarea mecanismelor fizice subiacente, cercetătorii Institutului de Tehnologie Karlsruhe (KIT) au detectat acum benzi de nanostructuri cu direcții alternative de polarizare în straturile perovskite. Aceste structuri pot servi drept căi de transport pentru operatorii de transport. Acest lucru este raportat în revista Energy & Environment Science.
Perovskitele utilizate de oamenii de știință KIT sunt compuși organici metalici cu o structură specială de cristal și proprietăți fotovoltaice excelente. De la descoperirea lor în 2009, celulele solare perovskite au cunoscut o dezvoltare rapidă. Între timp, acestea ating eficiențe de conversie a puterii de peste 20 la sută. Acest lucru le face una dintre cele mai promițătoare tehnologii fotovoltaice. Cercetările asupra celulelor solare perovskite se confruntă totuși cu două provocări speciale: straturile absorbante de lumină trebuie să fie mai robuste în raport cu impactul asupra mediului, iar plumbul conținut în acestea trebuie să fie înlocuit cu elemente mai compatibile cu mediul. Aceasta necesită o înțelegere aprofundată a mecanismelor fizice care permit rata mare de conversie a energiei solare absorbite în energie electrică.
O echipă interdisciplinară de cercetători condusă de Dr. Alexander Colsmann, șeful Grupului Fotovoltaic Organic al Institutului Tehnologiei Luminoase (LTI) și Centrul de Cercetare a Materialelor pentru Sisteme Energetice (MZE) al KIT a analizat celulele solare perovskite cu ajutorul microscopiei cu forță piezoresponse, o specialitate tipul de microscopie cu forță de scanare și a găsit nanostructuri feroelectrice în straturile absorbante de lumină. Cristalele ferroelectrice formează domenii cu direcție identică de polarizare electrică. Oamenii de știință KIT au observat că, în timpul dezvoltării stratului subțire, perovskitele cu iodură de plumb formează circa 100 nm benzi de domenii feroelectrice cu câmpuri electrice alternante. Această polarizare alternativă electrică în material poate juca un rol important în transportul încărcărilor fotogenerate din celula solară și, prin urmare, să explice proprietățile fotovoltaice speciale ale perovskitelor.
„Aceste structuri feroelectrice cu dimensiunea de câțiva 10 nm ar putea forma căi de transport aproape perfect separate pentru transportatorii de încărcare în celula solară”, explică Alexander Colsmann. Cercetătorii caută astfel de structuri de mulți ani pentru a îmbunătăți eficiența celulelor solare. „În celulele solare perovskite, aceste structuri par să se dezvolte singure în anumite condiții”, spune profesorul Michael J. Hoffmann, șeful diviziei de materiale și tehnologii ceramice și director al Institutului pentru Materiale Aplicate (IAM-KWT) al KIT. Cunoaște structuri ferroelectrice similare din cercetarea ceramicii. Fostele studii teoretice ale altor cercetători au prezis deja aceste nanostructuri avantajoase. Până în prezent, însă, nu a fost găsită nicio dovadă.
Folosim cookie-uri pentru a vă asigura că vă oferim cea mai bună experiență pe site-ul nostru web. Dacă continuați să utilizați acest site, vom presupune că sunteți mulțumit de acesta.Ok
