p A luz que uma partícula luminescente emite geralmente é menos energética do que a luz que ela absorve. Algumas aplicações exigem que a luz emitida seja mais energética, mas este assim chamado processo de conversão ascendente foi observado em apenas um pequeno punhado de materiais. Xiaogang Liu do Instituto de Pesquisa e Engenharia de Materiais A * STAR e colegas de trabalho agora conseguiram expandir a lista de materiais de conversão ascendente, facilitando o caminho para novos aplicativos. p Partículas de conversão ascendente tradicionais são distinguidas por seus níveis de energia uniformemente espaçados ou "em escada" que seus elétrons internos podem assumir. Os espaçamentos uniformes permitem que um elétron seja promovido em energia muitas vezes consecutivamente, absorvendo muitos fótons da mesma cor. Quando um elétron que foi promovido a uma alta energia finalmente relaxa de volta ao estado de energia mais baixa, ele emite um fóton que é mais energético do que os fótons que o excitaram.

p Nanopartículas dopadas com elementos do grupo lantanídeo da tabela periódica são capazes de conversão ascendente, e são úteis para imagens biológicas porque sua emissão de alta energia pode ser claramente distinguida do ruído de fundo. Contudo, apenas três elementos da série de lantanídeos são eficientes na conversão ascendente:érbio, túlio, e hólmio. Esta lista é tão curta por causa dos requisitos simultâneos de que uma partícula de conversão ascendente exiba uma estrutura de energia eletrônica em forma de escada, e também emissão eficiente.

p Liu e colegas resolveram esse problema usando diferentes lantanídeos para realizar diferentes estágios do processo de conversão ascendente. Os elementos sensibilizadores absorvem a luz incidente, e transferir a energia absorvida para acumuladores próximos, cujos elétrons sobem a altos níveis de energia. Então, a energia armazenada em acumuladores é transferida saltando por muitos migradores, até que um ativador seja alcançado. Finalmente, o ativador libera um fóton de alta energia.

p Ao atribuir diferentes elementos a cada uma dessas quatro funções, os pesquisadores foram capazes de facilitar os requisitos de qualquer elemento individual. Além disso, interações indesejadas entre diferentes elementos foram evitadas separando-os espacialmente dentro de uma única nanopartícula esférica que possui sensibilizadores e acumuladores no núcleo, ativadores no shell e migradores no núcleo e no shell.

p Este projeto permitiu que Liu e sua equipe observassem um espectro de cores da emissão convertida de európio, térbio, disprósio e samário (ver imagem). A mesma abordagem também pode permitir que outros elementos sejam emitidos com eficiência. “Nossos resultados podem levar a avanços na biodetecção ultrassensível, ”Diz Liu, “E deve inspirar mais pesquisadores a trabalhar neste campo.”