Bahnbrechendes Solarmodulmaterial ebnet auch den Weg für neue Krebsbehandlungen

RIVERSIDE, Kalifornien – Könnte ein im Fernsehen gefundenes Material eines Tages helfen, Krebs zu heilen? Ein von Wissenschaftlern entwickeltes bahnbrechendes Material hat das Potenzial, die Solarpanel-Technologie zu revolutionieren und Fortschritte in der Krebsbehandlung voranzutreiben. Laut einer aktuellen Studie verbessert der Verbundwerkstoff, der aus ultrakleinen Silizium-Nanopartikeln und einem organischen Element besteht, das denen in OLED-Fernsehern ähnelt, den Energieaustausch zwischen Molekülen und ermöglicht die Umwandlung von energiearmem Licht in energiereiches Licht.

Dr. Lorenzo Mangolini, Professor für Maschinenbau und Materialwissenschaften an der UC Riverside, leitet eines der wenigen Labore, das in der Lage ist, spezielle Silizium-Nanopartikel herzustellen.

„Das neue Material verbessert frühere Versuche, Energie zwischen unterschiedlichen Komponenten effizient auszutauschen. Es gibt enorme Möglichkeiten für verschiedene Anwendungen, aber eine der bedeutendsten aus Sicht der menschlichen Gesundheit ist die Krebsbehandlung“, erklärt Dr. Mangolini in einer Pressemitteilung der Universität.

Der Verbundwerkstoff ermöglicht die Emission von Licht mit höherer Energie als das einfallende Licht durch Photonen-Upconversion, ein Prozess, der vom Forschungsteam demonstriert wurde. Dieser Durchbruch ist für die Krebsbehandlung vielversprechend, da hochenergetisches Licht wie ultraviolettes Laserlicht freie Radikale erzeugen kann, die Krebsgewebe angreifen können. Allerdings kann UV-Licht nicht tief in das Gewebe eindringen. Andererseits besitzt Licht im nahen Infrarot eine bessere Gewebedurchdringung, ihm fehlt jedoch die Energie, um die gewünschten Radikale zu erzeugen. Das neue Material schließt diese Lücke, indem es energiearmes Licht in eine energiereichere Form umwandelt und so eine potenzielle Lösung für eine gezielte Krebstherapie bietet.

Darüber hinaus erstreckt sich die Anwendung dieses Verbundwerkstoffs auf den Bereich der Solarenergie. Durch die Nutzung von Licht im nahen Infrarotbereich, das typischerweise durch Sonnenkollektoren dringt, könnte die Effizienz von Solarzellen erheblich gesteigert werden.

„Wir könnten die Arrays viel effizienter machen, indem wir niederenergetische Photonen nutzen, die von diesen Zellen normalerweise nicht genutzt werden. Dadurch könnte die Größe von Solarmodulen bei Optimierung um bis zu 30 % reduziert werden“, vermutet Mangolini.

Die Auswirkungen dieses neuen Materials reichen über die Krebsbehandlung und Sonnenkollektoren hinaus. Sein Einsatz in der Biobildgebung, im lichtbasierten 3D-Druck und zur Verbesserung von Lichtsensoren für selbstfahrende Autos bei Nebel stellt weitere Fortschritte in diesen Bereichen dar.

Professor Sean Roberts von der University of Texas in Austin, einer der korrespondierenden Studienautoren, zeigt sich begeistert über den Durchbruch und sagt, dieser Erfolg sei der erste seiner Art.

Die erfolgreiche Entwicklung dieses Verbundmaterials eröffnet neue Grenzen im Bereich der Materialwissenschaften und verspricht bedeutende Fortschritte bei der Nutzung von Sonnenenergie und der Krebsbehandlung, was Hoffnung auf eine bessere und gesündere Zukunft gibt.

Die Studie ist in der Fachzeitschrift Nature Chemistry veröffentlicht.

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