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【新技術】赤外線を化学変化させると色々な事ができる

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本記事は、It’s Now Possible To Chemically Transform Visible Light Into Infrared Light
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約1分49秒

・三重項融合アップコンバージョンと呼ばれる新しい技術は、2つの赤外線光子を1つの可視光線光子に融合させるものです。

・これにより、健康な細胞や内臓にダメージを与えることなく、赤外線を血液や皮膚に浸透させることができます。

 

光酸化触媒(光エネルギーを利用して一電子移動現象により化学反応を促進する触媒の一分野)は、いくつかの重合、合成変換、表面改質などを可能にします。このような反応を起こすには可視光や紫外光の刺激が必要ですが、可視光照射は非常に複雑です。例えば、可視光は反応媒体への透過性が非常に低いため、大規模な反応を起こすのは難しいです。

 

また、反応物質が光触媒と競合して入射光を吸収する可能性もあり、反応範囲がさらに限定されます。このような問題を解決するために、複数の媒体(特に生体組織)を透過する深さのある近赤外光を使用します。

 

最近、ハーバード大学とコロンビア大学の研究チームは、可視光を赤外線に変換する化学プロセスを開発し、無害な放射線が生体組織を含むさまざまな材料を傷つけずに透過することを可能にしました。

 

三重項融合アップコンバージョン

この研究では、研究者は赤外線光源を使用して、高強度の可視光を必要とする複雑な化学変化を数多く行いました。具体的には、光の下で分子間の電子移動を起こし、反応しないか反応が遅い、少数の新規材料で一連の実験を行った。

 

三重項融合アップコンバージョンと呼ばれるこの新しい方法は、2つの赤外線光子を1つの可視光線光子に融合させる一連のプロセスです。

 

多くの技術は可視光線の光だけを捕らえますが(残りの太陽スペクトルは無駄になります)、新しいアプローチは低赤外エネルギーを収穫して光エネルギーに変換し、それをソーラーパネルに供給することができます。多くの表面は可視光を反射することができますが、赤外線は波長が長いため、厚い化合物や密な化合物を透過することができます。

 

Chemically Transform Visible Light Into Infrared Light

数十億個の分子電球は、赤外線の光子を利用して可視光を発生させます | 提供: Melissa Ann Ashley /コロンビア大学

 

今後の展望

この技術により、赤外線を血液、組織、プラスチック型などさまざまな障壁を通過できるように構成することができました。実際、健康な細胞や内臓にダメージを与えることなく、血液や皮膚を透過することができます。

 

この技術は、光線力学療法(光増感剤と特定の種類の光を用いてがん細胞を死滅させる治療法)を、これまで手の届かなかった体の一部に導入することも可能です。全身に薬を行き渡らせるのではなく、赤外線と融合させた薬を特定の腫瘍部位だけに注入することができます。

 

さらに、赤外光治療は、脊髄の損傷や脳の損傷など、さまざまな症状の診断や治療に役立つと考えられます。その他、マイクロエレクトロニクスモジュールやセンサーの加工、医薬品開発、太陽光発電の化学物質貯蔵の遠隔管理などにも応用が期待されています。

 

研究チームは現在、この技術をドラッグデリバリーや組織工学に採用しようとしています。成功すれば、光子と生体の相互作用のあり方を完全に変えることができるかもしれません。

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