Доцент кафедры оптики и спектроскопии ФФ Рашид Валиев рассчитал параметры новых апконверсных наночастиц, а его американские коллеги сумели синтезировать их. Эти частицы могут использоваться для визуализации биотканей человека и животных. Статья Валиева и его соавторов, посвященная апконверсным частицам, опубликована в журнале Королевского химического общества Chemical Society Reviews с высоким импакт-фактором 39.

Свойства апконверсных наночастиц применяются в биофотонике: под воздействием инфракрасного излучения они начинают «светиться» в видимом и ультрафиолетовом диапазонах. Это позволяет использовать их для биовизуализации: вводить глубоко в биоткань, например, при медицинских манипуляциях, таких как адресная доставка лекарств, анализ клеточных и тканевых функций и других.  При этом безопасной для биотканей мощности излучения лазера достаточно, чтобы частицы стали заметны. 

–  Эти частицы могут быть использованы также при создании кремниевых солнечных батарей. Такие батареи прозрачны для инфракрасного диапазона, а наночастицы поглощают излучение в этой области и переизлучают в видимом диапазоне. Таким образом, можно расширить диапазон поглощения солнечных батарей и тем самым повысить их эффективность, – объясняет Рашид Валиев.

Возможно применение апконверсных наночастиц в фотодинамической терапии, в технологии дисплеев электронных устройств. Интересно их гипотетическое использование в оптогенетике, когда благодаря воздействию на них инфракрасного излучения активируются определенные гены. Эффект апконверсии в таких наночастицах достигается даже при использовании дешевых светоизлучающих диодов и ламп накаливания при мощностях источников излучения порядка 10–1 W/см².

В 2015–2016 годах Валиев вместе с коллегами построил концептуальную модель возможных способов увеличения эффективности «свечения» апконверсных наночастиц. После этого ученый ТГУ провел квантово-химические расчеты и предложил три дизайна наночастиц. На основе этих данных его коллеги из университетов Буффало и Харбина смогли создать наночастицы с квантовым выходом 9,2%  – это один из высоких мировых показателей. 

Обзорная статья Dye-sensitized lanthanide-doped upconversion Nanoparticles в журнале Chemical Society Reviews включает в себя и собственные результаты команды, в которую входит Валиев.

Соавторами Рашида Валиева являются известные химики Ханс Огрен (индекс Хирша 68), профессор Королевского технологического университета, Стокгольм, и Гуанин Чен (индекс Хирша 33), профессор Института фотоники и биофотоники Буффало, США. В команде также Парас Нат Прасад (индекс Хирша 97), профессор Университета Буффало, США.