Photon upconversion
ஃபோட்டான் அப்கான்வர்ஷன் (யுசி) என்பது இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட ஃபோட்டான்களின் தொடர்ச்சியான உறிஞ்சுதல் கிளர்ச்சி அலைநீளத்தை விட குறுகிய அலைநீளத்தில் ஒளியின் உமிழ்வுக்கு வழிவகுக்கும் ஒரு செயல்முறையாகும். இது ஒரு ஆன்டி-ஸ்டோக்ஸ் வகை உமிழ்வு ஆகும். அகச்சிவப்பு ஒளியை புலப்படும் ஒளியாக மாற்றுவது ஒரு எடுத்துக்காட்டு. பல வேறுபட்ட வழிமுறைகள் மூலம் கரிம மற்றும் கனிம பொருட்கள் இரண்டிலும் மேம்பாடு ஏற்படலாம். மூன்று மடங்கு-மூன்று மடங்கு அழிவு மூலம் ஃபோட்டான் மாற்றத்தை அடையக்கூடிய கரிம மூலக்கூறுகள் பொதுவாக பாலிசைக்ளிக் நறுமண ஹைட்ரோகார்பன்கள் (PAH கள்) ஆகும். ஃபோட்டான் மேல்நோக்கி மாற்றும் திறன் கொண்ட கனிமப் பொருட்கள் பெரும்பாலும் டி-பிளாக் அல்லது எஃப்-பிளாக் கூறுகளின் அயனிகளைக் கொண்டுள்ளன. இந்த அயனிகளுக்கு எடுத்துக்காட்டுகள் Ln3 +, Ti2 +, Ni2 +, Mo3 +, Re4 +, Os4 + மற்றும் பல. ஃபோட்டான் மேல்நோக்கிய மாற்றத்தின் பின்னணியில் உள்ள இயற்பியல் வழிமுறைகள் கனிமப் பொருட்களில் ஃபோட்டான் மேல்நோக்கிய மாற்றத்திற்கான மூன்று அடிப்படை வழிமுறைகள் மற்றும் கரிமப் பொருட்களில் குறைந்தது இரண்டு தனித்துவமான வழிமுறைகள் உள்ளன. கனிமப் பொருட்களில் ஃபோட்டான் மேம்பாடு ஆற்றல் பரிமாற்ற மேம்பாடு (ETU), உற்சாக-நிலை உறிஞ்சுதல் (ESA) மற்றும் ஃபோட்டான் பனிச்சரிவு (PA) மூலம் நிகழ்கிறது. மேலே குறிப்பிட்டுள்ள ஏதேனும் செயலில் உள்ள அயனிகளைக் கொண்டிருக்கும் வரை, ஒளியியல் இழைகள், மொத்த படிகங்கள் அல்லது நானோ துகள்கள் உள்ளிட்ட மிகவும் மாறுபட்ட அளவுகள் மற்றும் கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட பொருட்களில் இத்தகைய செயல்முறைகளைக் காணலாம். கரிம மூலக்கூறுகள் உணர்திறன் கொண்ட மூன்று மடங்கு-முக்கோண அழிவு (எஸ். டி. டி. ஏ) மற்றும் ஆற்றல் தொகுப்பு மூலம் ஃபோட்டான்களை மாற்றலாம். அப்கான்வர்ஷன் இரண்டு-ஃபோட்டான் உறிஞ்சுதல் மற்றும் இரண்டாவது-ஹார்மோனிக் தலைமுறையிலிருந்து வேறுபடுத்தப்பட வேண்டும். இந்த இரண்டு இயற்பியல் செயல்முறைகளும் ஃபோட்டான் மேல்நோக்கிய மாற்றத்திற்கு (கிளர்ச்சியை விட குறுகிய அலைநீளம் கொண்ட ஃபோட்டான்களின் உமிழ்வு) ஒத்த விளைவைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் அதன் பின்னணியில் உள்ள வழிமுறை வேறுபட்டது. ஒரு ஆரம்ப முன்மொழிவு (ஒரு திட-நிலை ஐஆர் குவாண்டம் கவுண்டர்) 1959 இல் நிக்கோலாஸ் ப்ளூம்பெர்கனால் செய்யப்பட்டது, மேலும் இந்த செயல்முறையை முதன்முதலில் 1966 இல் பிரான்சுவா ஆஸெல் கவனித்தார். ஒரு வெப்ப மாற்றும் பொறிமுறையும் சாத்தியமாகும். இந்த செயல்முறை அப் கன்வெர்ட்டரில் குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களை உறிஞ்சுவதை அடிப்படையாகக் கொண்டது, இது வெப்பமடைந்து அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களை மீண்டும் வெளியிடுகிறது. இந்த செயல்முறையை மேம்படுத்த, அப்கன்வெர்ட்டரின் ஒளியியல் நிலைகளின் அடர்த்தி அதிர்வெண் மற்றும் கோண ரீதியாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட உமிழ்வு பண்புகளை வழங்க கவனமாக வடிவமைக்கப்படலாம். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு பிளானர் வெப்ப மாற்றும் தளம் ஒரு குறுகிய கோண வரம்பிற்குள் குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களை உறிஞ்சும் முன் மேற்பரப்பையும், உயர் ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களை மட்டுமே திறம்பட வெளியிடும் பின்புற மேற்பரப்பையும் கொண்டிருக்கலாம். இந்த மேற்பரப்பு பண்புகளை ஃபோட்டோனிக் படிகங்களின் வடிவமைப்புகள் மூலம் உணர முடியும், மேலும் கோட்பாடுகள் மற்றும் சோதனைகள் தெர்மோஃபோட்டோவோல்டியாக்ஸ் மற்றும் செயலற்ற கதிர்வீச்சு குளிரூட்டல் ஆகியவற்றில் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளன. சிறந்த அளவுகோலின் கீழ், சூரிய கதிர்வீச்சிலிருந்து மின்சாரத்திற்கு மின்மாற்றியை அறிமுகப்படுத்துவதன் மூலம் ஆற்றல் மாற்றும் திறன் AM1.5D ஸ்பெக்ட்ரமைப் பயன்படுத்தி 73 சதவீதம் வரை செல்லலாம் மற்றும் 76 சதவீதம் சூரியனை ஒரு கருப்பு உடல் ஆதாரமாக கருதலாம், ஒற்றை-சந்திப்பு கலத்திற்கு 6,000 கே. பல ஆற்றல் பரிமாற்ற படிகளின் மூலம், இரண்டு குறைந்த அதிர்வெண் ஃபோட்டான்களை அதிக அதிர்வெண் கொண்ட ஒரு ஃபோட்டானுடன் திறம்பட இணைக்கும் இரு மூலக்கூறு செயல்முறையே உணர்திறன் முக்கோண முக்கோண முக்கோண அனிஹிலேஷன் (எஸ். டி. டி. ஏ) அடிப்படையிலான ஃபோட்டான் அப்கான்வர்ஷன் ஆகும். டிடிஏ அமைப்புகள் ஒரு உறிஞ்சும் இனங்கள், உணர்திறன் மற்றும் ஒரு உமிழ்ப்பான் இனங்கள், உமிழ்ப்பான் (அல்லது அனிஹிலேட்டர்) ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன. உமிழ்வுகள் பொதுவாக ஆந்த்ராசின் மற்றும் அதன் வழித்தோன்றல்கள் போன்ற பெரிய ஒற்றை-முக்கோண ஆற்றல் பிளவுகளுடன் கூடிய பாலியாரோமாடிக் குரோமோபோர்கள் ஆகும். உணர்திறன் முக்கோண-முக்கோண அழிவின் முதல் படி உணர்திறன் மூலம் குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டானை உறிஞ்சுவதாகும். இன்டர்சிஸ்டம் கிராஸிங்கிற்குப் பிறகு (ஐ. எஸ். சி) உணர்திறன் அதன் முதல் மூன்று மடங்கு உற்சாகமான நிலையை (3 சென் *) உருவாக்குகிறது. உணர்திறனில் உள்ள கிளர்ச்சி ஆற்றல் பின்னர் டெக்ஸ்டெர் வகை மும்மடங்கு ஆற்றல் பரிமாற்றம் (டிஇடி) மூலம் தரை நிலை உமிழ்ப்பாளருக்கு மாற்றப்படுகிறது, இது மும்மடங்கு உற்சாகமான உமிழ்ப்பாளரை (3இஎம் *) உருவாக்குகிறது. இரண்டு மூன்று மடங்கு உற்சாகமான உமிழ்ப்பாளர்கள் பின்னர் இரண்டாவது ஆற்றல் பரிமாற்ற செயல்பாட்டில் தொடர்பு கொள்கின்றன, இது மூன்று மடங்கு-மூன்று மடங்கு அழிவு (டி. டி. ஏ) என்று அழைக்கப்படுகிறது. டி. டி. ஏ மீது மும்மடங்கு ஆற்றல்கள் இணைக்கப்படுகின்றன, ஒரு உமிழ்ப்பான் அதன் உற்சாகமான ஒற்றை நிலையில் (1இஎம் *) மற்றும் மற்ற உமிழ்ப்பான் அதன் தரை நிலையில் விடப்படுகிறது. சிங்கிள் உத்தேஜித நிலையில் இருந்து உமிழ்ப்பான் ஒரு ஃபோட்டானின் உமிழ்வின் மூலம் தரை நிலைக்குத் திரும்புகிறது. இந்த வழியில் இரண்டு குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்கள் அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஒரு ஃபோட்டானாக மாற்றப்படுகின்றன. இந்தக் கோட்பாடு ஃபோட்டான் ஆற்றலை தற்காலிகமாக சேமிக்க நீண்ட கால முக்கோண நிலைகளை நம்பியுள்ளது. மூலக்கூறு ஆக்ஸிஜன் மூன்று நிலைகளை திறம்பட தணிப்பதால், மாதிரிகள் திறம்பட செயல்பட முழுமையாக சிதைந்துவிடுவது அல்லது இணைக்கப்படுவது முக்கியம். உணர்திறன் கொண்ட மூன்று மடங்கு-மூன்று மடங்கு அழிவு மூலம் ஃபோட்டான் மேம்பாடு குறைந்த கிளர்ச்சி தீவிரங்களில் கூட திறமையானதாக இருப்பதன் நன்மையைக் கொண்டுள்ளது, இது சூரிய மின்கல செயல்திறனை மேம்படுத்த சூரிய ஒளியை மாற்றுவதற்கு பயனுள்ளதாக இருக்கும். ஃபோட்டான் மேம்பாடு முதன்முதலில் மொத்த படிகங்கள் மற்றும் ஒளியியல் இழைகளில் ஆய்வு செய்யப்பட்டாலும், இது நானோ பொருட்களின் வளர்ச்சியுடன் நன்கு அறியப்பட்டது. ஃபோட்டான் மாற்றும் பண்புகளைக் கொண்ட நானோ கட்டமைப்புகளைப் பயன்படுத்தக்கூடிய பல வழிகள் காரணமாக இது நடந்தது. இந்த புதிய வகை பொருட்கள் பரவலாக மாற்றும் நானோ துகள்கள் அல்லது யு. சி. என். பி. க்கள் என்று குறிப்பிடப்படலாம். நானோ தொழில்நுட்பத்தில் அதிக கவனம் செலுத்தியதால் 1990களின் பிற்பகுதியில் லாந்தனைடு-டோப் செய்யப்பட்ட நானோ துகள்கள் தோன்றின. அவற்றின் ஒளியியல் மாற்றங்கள் அடிப்படையில் மொத்த பொருட்களில் உள்ளவற்றை ஒத்திருந்தாலும், மேற்பரப்பு மாற்றங்களுக்கு ஏற்ற நானோ அமைப்பு மேம்பட்ட அல்லது புதிய பண்புகளை விளைவிக்கிறது. தவிர, துகள்களின் சிறிய அளவு உயிரியல் பயன்பாடுகளுக்கான மூலக்கூறு ஃப்ளோரோபோர்களுக்கு மாற்றாக அவற்றைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது. பெரிய ஸ்டோக்ஸ் ஷிப்ட் மற்றும் கண் சிமிட்டுதல் இல்லாதது போன்ற அவற்றின் தனித்துவமான ஒளியியல் பண்புகள், ஒற்றை மூலக்கூறு கண்காணிப்பு மற்றும் ஆழமான திசு இமேஜிங் உள்ளிட்ட சவாலான பணிகளில் வழக்கமான ஒளிரும் ஆய்வுகளுக்கு போட்டியாக இருக்க உதவியது. பயோ இமேஜிங் விஷயத்தில், லாந்தனைடு-டோப் செய்யப்பட்ட நானோ துகள்கள் அகச்சிவப்பு ஒளியுடன் உற்சாகப்படுத்தப்படுவதால், அவை உயிரியல் மாதிரிகளின் தன்னியக்க ஃப்ளோரசன்ஸைக் குறைக்கலாம், இதனால் படத்தின் மாறுபாட்டை மேம்படுத்தலாம். லாந்தனைடு-டோப் செய்யப்பட்ட நானோ துகள்கள் ஒரு வெளிப்படையான பொருளின் நானோகிரிஸ்டல்கள் (பெரும்பாலும் ஃவுளூரைடுகள் NaYF4, NaGdF4, LiYF4, YF3, CaF2 அல்லது Gd2O3 போன்ற ஆக்சைடுகள்) லாந்தனைடு அயனிகளுடன் டோப் செய்யப்பட்டவை. ஃபோட்டான் மாற்றத்தில் பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் பொதுவான லாந்தனைடு அயனிகள் ஜோடி எர்பியம்-ஐடெர்பியம் (எர் 3 +, ஒய் பி 3 +) அல்லது துலியம்-ஐடெர்பியம் (டி எம் 3 +, ஒய் பி 3 +) ஆகும். இத்தகைய சேர்க்கைகளில் யெட்டர்பியம் அயனிகள் ஆண்டெனாக்களாக சேர்க்கப்படுகின்றன, இது சுமார் 980 நானோமீட்டரில் ஒளியை உறிஞ்சி அப்கன்வெர்ட்டர் அயனிக்கு மாற்றுகிறது. இந்த அயனி எர்பியமாக இருந்தால், ஒரு சிறப்பியல்பு பச்சை மற்றும் சிவப்பு உமிழ்வு காணப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் மாற்றும் அயனி துலியமாக இருக்கும்போது, உமிழ்வில் புற ஊதா, நீலம் மற்றும் சிவப்பு ஒளி ஆகியவை அடங்கும். இந்த நானோ பொருட்களின் நம்பிக்கைக்குரிய அம்சங்கள் இருந்தபோதிலும், பொருள் வேதியியலாளர்களை எதிர்கொள்ளும் ஒரு அவசர பணி, நானோ துகள்களின் தொகுப்பில் ட்யூனபிள் உமிழ்வுடன் உள்ளது, இது மல்டிபிளெக்ஸ் இமேஜிங் மற்றும் சென்சிங்கில் பயன்பாடுகளுக்கு அவசியம். அரிய பூமி ஆலைடு நானோ துகள்களின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வளர்ச்சியை அனுமதிக்கும் இனப்பெருக்கம் செய்யக்கூடிய, அதிக மகசூல் கொண்ட செயற்கை வழியின் வளர்ச்சி, பல்வேறு உயிர் பயன்பாடுகளில் மேம்பட்ட நானோ துகள்களின் வளர்ச்சி மற்றும் வணிகமயமாக்கலுக்கு உதவியது. இந்த திசையில் சமீபத்திய முன்னேற்றம் ஒரு கோர்/ஷெல் கட்டமைப்பைக் கொண்ட துகள்கள் போன்ற கட்டமைக்கப்பட்ட நானோகிரிஸ்டல்கள் படிகங்களின் தொகுப்பை உள்ளடக்கியது, இது இடைமுக ஆற்றல் பரிமாற்றத்தின் (ஐ. இ. டி) மூலம் மேல்நோக்கி மாற்ற அனுமதிக்கிறது. குறைக்கடத்தி நானோ துகள்கள் அல்லது குவாண்டம் புள்ளிகள் பெரும்பாலும் இரண்டு-ஃபோட்டான் உறிஞ்சுதல் பொறிமுறையைத் தொடர்ந்து கிளர்ச்சியை விட குறுகிய அலைநீளம் கொண்ட ஒளியை வெளியிடுவதாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, ஃபோட்டான் மேல்நோக்கிய மாற்றம் அல்ல. இருப்பினும், சமீபத்தில் CdSe, PbS மற்றும் PbSe போன்ற குறைக்கடத்தி நானோ துகள்களை மூலக்கூறு உமிழ்ப்பாளர்களுடன் இணைந்து உணர்திறனாளிகளாகப் பயன்படுத்துவது மூன்று மடங்கு-முக்கோண அழிவின் மூலம் ஃபோட்டான் மேல்நோக்கி மாற்றுவதற்கான ஒரு புதிய உத்தியாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது. அவை 980 என்எம் அகச்சிவப்பு ஒளியை 600 என்எம் புலப்படும் ஒளியாகவும், பச்சை ஒளியை நீல ஒளியாகவும், நீல ஒளியை புற ஊதா ஒளியாகவும் மாற்ற பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த நுட்பம் மிக உயர்ந்த மாற்றும் திறனிலிருந்து பயனடைகிறது. குறிப்பாக, இந்த பொருட்கள் சூரிய ஒளியின் அகச்சிவப்பு பகுதியை மின்சாரத்திற்கு பிடிக்கவும் ஒளிமின்னழுத்த சூரிய மின்கலங்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்படலாம். விரும்பிய மருத்துவ விளைவுகளை வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்ட சரியான நேரத்தில் புற்றுநோய் சிகிச்சைக்கு விவோவில் வேறுபட்ட புற்றுநோய் பயோ இமேஜிங்கிற்கான அப்கான்வர்ஷன் நானோ காப்ஸ்யூல்கள் கட்டி புற்றுநோயை முன்கூட்டியே கண்டறிவது முக்கியமானது. பாரம்பரிய ஃப்ளோரசன்ஸ் அடிப்படையிலான இமேஜிங் துரதிர்ஷ்டவசமாக குறைந்த திசு ஊடுருவல் மற்றும் பின்னணி தன்னியக்க ஃப்ளோரசன்ஸ் போன்ற சவால்களை எதிர்கொள்கிறது. அப் கன்வெர்ஷன் (யுசி) அடிப்படையிலான பயோ இமேஜிங் இந்த வரம்புகளை கடக்க முடியும், ஏனெனில் அவற்றின் கிளர்ச்சி குறைந்த அதிர்வெண்களில் நிகழ்கிறது மற்றும் அதிக அதிர்வெண்களில் உமிழ்வு ஏற்படுகிறது. Kwon மற்றும் பலர். பன்முக செயல்பாட்டு சிலிக்கா அடிப்படையிலான நானோ காப்ஸ்யூல்கள் உருவாக்கப்பட்டன, இரண்டு தனித்துவமான முக்கோண-முக்கோண அழிவு யுசி குரோமோபோர் ஜோடிகளை இணைக்க ஒருங்கிணைக்கப்பட்டன. ஒவ்வொரு நானோ காப்ஸ்யூலும் சிவப்பு ஒளி தூண்டுதலைத் தொடர்ந்து நீலம் அல்லது பச்சை நிறத்தில் வெவ்வேறு வண்ணங்களை வெளியிடுகிறது. இந்த நானோ காப்ஸ்யூல்கள் முறையே மார்பக அல்லது பெருங்குடல் புற்றுநோய் செல்களைத் தேர்ந்தெடுக்க ஆன்டிபாடிகள் அல்லது பெப்டைடுகளுடன் இணைக்கப்பட்டன. இன் விட்ரோ மற்றும் இன் விவோ சோதனை முடிவுகள் இரண்டும் ஒற்றை அலைநீள கிளர்ச்சியிலிருந்து புற்றுநோய்-குறிப்பிட்ட மற்றும் வேறுபட்ட-வண்ண இமேஜிங் மற்றும் மேம்பட்ட ஊடுருவல் மற்றும் தக்கவைப்பு விளைவு காரணமாக இலக்கு கட்டி தளங்களில் மிக அதிக குவிப்பை நிரூபித்தன. இந்த அணுகுமுறை பல்வேறு கட்டி-குறிப்பிட்ட, வண்ண-குறியீட்டு சூழ்நிலைகளுக்கு பல்வேறு குரோமோஃபோர் ஜோடிகளை வழங்க பயன்படுத்தப்படலாம் மற்றும் பன்முகக் கட்டி நுண் சூழலுக்குள் பரந்த அளவிலான புற்றுநோய் வகைகளைக் கண்டறிய பயன்படுத்தப்படலாம். மேலும் காண்க தன்னிச்சையான அளவுரு கீழ்-மாற்ற குறிப்புகள் ஒளி குவாண்டம் ஒளியியல்