Prężnie działające laboratoria Wrocławskiego Centrum Badań EIT+ realizują projekty komercyjne, ale również skutecznie starają się o nowe projekty badawcze, które służą rozwojowi nauki. Doskonałym tego przykładem jest Laboratorium Biospektroskopii i Bioobrazowania, którym kieruje dr hab. Artur Bednarkiewicz. Aplikacje do Narodowego Centrum Nauki, dwóch badaczek z tego laboratorium – mgr Katarzyny Prorok i mgr Małgorzaty Misiak, zostały pozytywnie ocenione i uzyskały dofinansowanie istotnie wzmacniając potencjał badawczy Laboratorium.

 Projekt mgr Małgorzaty Misiak o nazwie „Optymalizacja syntezy i właściwości spektroskopowych nanowymiarowych krystalitów CaF2 i/lub MgF2 domieszkowanych jonami Yb3+ i Tm3+” będzie realizowany przez dwa lata. Jego celem jest odpowiedni dobór warunków syntezy oraz stężenia jonów domieszkujących wybrane matryce, co pozwoli na otrzymanie wzbudzanych światłem podczerwonym, wydajnych luminoforów konwertujących energię w górę.

Zarówno fluorek wapnia, jak i magnezu są interesującymi materiałami mogącymi służyć jako matryca w domieszkowaniu jonami lantanowców. Fluorek wapnia CaF2 jest dobrze znanym materiałem posiadającym stosunkowo niską energię drgań sieci. Fluorek magnezu MgF2 natomiast jest jak dotąd jednym z najsłabiej przebadanych nanokrystalicznych fluorków. Jony wapnia i magnezu wchodzące w skład matrycy są nietoksyczne, a ich promień jonowy jest zbliżony do promienia jonowego jonów lantanowców, przez co w łatwy sposób mogą zostać one wbudowane w strukturę tych fluorków.

W zastosowaniach biologicznych emisja jonów tulu w bliskiej podczerwieni (przy 800 nm) pod wpływem wzbudzania niskoenergetycznym promieniowaniem 980 nm jest wyjątkowo istotna, gdyż obydwie energie promieniowania mieszczą się w zakresie tzw. okna optycznego skóry. W zakresie tym promieniowanie może przenikać na znaczną głębokość tkanek i materiałów biologicznych. To czyni materiały domieszkowane jonami Yb3+/Tm3+ konkurencyjnymi w stosunku do konwencjonalnych barwników organicznych oraz kropek kwantowych, które wymagają wzbudzenia promieniowaniem o wyższej energii.

Rezultaty badań prowadzonych w ramach projektu umożliwią dalsze prace badawcze. Otrzymane materiały mogą być bowiem potencjalnie wykorzystywane w bio-obrazowaniu głęboko tkankowym (dzięki luminescencji w zakresie bliskiej podczerwieni), oraz zastosowaniach wymagających pracy na poziomie promieniowania niskoenergetycznego – przekonuje mgr Misiak – Kierownik Projektu.

Głównym celem drugiego projektu, który uzyskał dofinansowanie jest synteza, a także strukturalna i spektroskopowa charakteryzacja koloidalnych nanocząstek tlenku itru (Y2O3) domieszkowanych jonami terbu (Tb3+) oraz iterbu (Yb3+). Przez kolejne dwa lata będzie go realizować mgr Katarzyna Prorok, a jego tytuł brzmi „Synteza i optymalizacja właściwości spektroskopowych koloidalnych, nanokrystalicznych tlenków domieszkowanych jonami lantanowców”.

Zjawisko konwersji energii wzbudzenia w górę pomiędzy tymi jonami było stosunkowo rzadko badane, ze względu na relatywnie niską wydajność kooperatywnego transferu energii, w porównaniu z najczęściej stosowanymi jonami takim jak, Er3+/Yb3+ bądź też Tm3+/Yb3+. Dodatkowo, intensywność luminescencji nanocząstek jest znacznie mniejsza w porównaniu z materiałami w skali mikro.

Istotne jest zatem podjęcie próby poprawienia wydajności kwantowej emisji materiałów domieszkowanych jonami Tb3+ oraz Yb3+ poprzez modyfikację chemicznego i strukturalnego otoczenia jonów aktywnych a także kontrolę ich koncentracji i dystrybucji – opowiada z pasją mgr Katarzyna Prorok. Uzyskanie relatywnie wysokiej intensywności emisji z jonów terbu oraz pokrycie powierzchni krystalitów krzemionką bądź też hydrofilowym ligandem otrzymane nanokrystality mogą znaleźć wiele potencjalnych biomedycznych zastosowań takich jak znakowanie luminescencyjne oraz obrazowanie biologiczne - dodaje.

Zobacz również