나노기술 및 정책 정보

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● 중국 난징임업대학교의 양시아오페이 교수 연구팀이 희토류 이온의 빛 흡수·방출 특성을 이용하여 바이오-윈도우(bio-window)(650~900nm)에서 여기-방출 스펙트럼을 조절함으로써, Nd3+, Yb3+, Er3+ 및 Mn2+ 등으로 구성된 상향 변환 발광시스템 구축에 성공

● 상향 변환 나노물질(UCNPs)은 협대역 방출, 긴 형광 수명, 빛 안정성 및 저독성 등 장점에 힘입어 바이오 이미징 분야에서 활용 잠재력이 매우 높지만, 국부적 과열에 의한 생체조직 손상 초래 및 빛의 침투 깊이 감소, 신호 교란에 의한 영상 해상도와 민감도 저하, 상향 변환 발광강도 부족 등의 단점이 존재

● 따라서 고해상도의 심층 조직 광학영상을 얻기 위해서는 바이오-윈도우 파장의 빛을 방출할 수 있는 고효율 상향 변환 물질을 개발할 필요가 존재

● 해당 시스템에서 Nd3+는 광 증감제, Yb3+는 에너지 전달물질, Er3+는 활성제, Mn2+는 제어센터 역할을 하며, Nd3+(외각층)→Yb3+(중간층) →Yb3+(내핵층)→Er3+(내핵층)의 순으로 고효율 에너지 전달이 발생

● 연구팀은 Er3+와 Mn2+ 사이 에너지 이동을 이용하여 단일 파장대역에서 발광하는 고효율 상향 변환 물질을 개발하였으며, Mn2+이 Nd3+→Yb3+→Er3+에 미치는 영향을 분석하고 Mn2+의 조절작용 메커니즘을 규명

● 연구팀이 제조한 상향 변환 나노물질은 생체조직 침투력이 강하고 반응열이 작아 앞으로 기술적 가치와 응용 잠재력이 크게 주목받을 것으로 기대

※ Angewandte Chemie International Edition 게재(2022.04.13.), “NIR-I-Responsive Single-Band Upconversion Emission through Energy Migration in Core-Shell-Shell Nanostructures”