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紅外成像技術(shù)突破開辟生物醫(yī)學領域應用

2020-04-07 16:28:11來源：儀器網(wǎng)關鍵詞：近紅外閱讀量：3506

導讀：近，上海科技大學物質(zhì)學院的研究人員以膠體量子點材料為基礎，制備出一種新型紅外上轉(zhuǎn)換器件，大大提高了探測率并降低了探測器的成本，而且這種紅外上轉(zhuǎn)換器件在生物成像和可穿戴電子領域也有較好的應用前景。

　　【儀器網(wǎng) 時事聚焦】紅外線是自然界存在廣泛的輻射之一，只要物體溫度在零度(-273.15℃)以上就會源源不斷地向外輻射紅外線信號。紅外線的電磁波波長在0.75~1000μm之間，其中在0.75~3μm范圍內(nèi)的紅外線被稱為近紅外或短波紅外。近紅外是電磁波譜的重要組成部分，廣泛應用于航空航天、光通信、大氣探測、生物檢測等多個領域。

　　近紅外光成像是利用目標反射環(huán)境中普遍存在的短波紅外輻射進行成像，而不是目標自身發(fā)射的紅外輻射。近紅外光所成的像與肉眼看到的可見光成像相似，但是由于成像器件需要紅外光電探測器與讀出電路集成，而集成工藝非常復雜，因此近紅外光成像一直沒有很大的發(fā)展。

　　近，上海科技大學物質(zhì)學院的研究人員以膠體量子點材料為基礎，制備出一種新型紅外上轉(zhuǎn)換器件，大大提高了探測率并降低了探測器的成本，而且這種紅外上轉(zhuǎn)換器件在生物成像和可穿戴電子領域也有較好的應用前景。

　　紅外上轉(zhuǎn)換器件由紅外光電探測器和發(fā)光二極管組成。研究人員利用膠體量子點材料制作轉(zhuǎn)換器件的紅外吸收層和可見光發(fā)射層。膠體量子點材料可以通過溶液法制備，與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換器件的真空沉積制備方法相比，溶液法不僅成本低，制備方法還很簡單。

　　針對傳統(tǒng)轉(zhuǎn)化器件整體光子—光子轉(zhuǎn)換效率較低的問題，研究團隊將銀納米粒子引入到探測器的氧化鋅電子傳輸層中，使膠體量子點紅外探測器外量子效率達到8000%，探測率達到6×1012Jones，響應速度在毫秒量級。與膠體量子點發(fā)光二極管結(jié)合后，紅外上轉(zhuǎn)換器件的光子轉(zhuǎn)換效率達到6.5%。這些數(shù)據(jù)在類似的產(chǎn)品中都位居前列。

　　在探究該器件的應用領域時，研究人員發(fā)現(xiàn)，利用紅外上轉(zhuǎn)換器件，紅外線照射可以實現(xiàn)小鼠乳腺組織中正常組織和癌變組織的區(qū)分。這意味著紅外上轉(zhuǎn)換器件可以用于生物醫(yī)學領域的紅外線成像，而紅外線作為一種對人體無害的輻射，將在生物成像領域開辟廣闊的應用市場。同時，研究人員還成功制作了柔性紅外上轉(zhuǎn)換器件，可以應用于穿戴電子設備。新的紅外成像技術(shù)與可穿戴電子設備的結(jié)合，也許將給醫(yī)療器械行業(yè)帶來巨大的改變。

　　資料來源：科技日報

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