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Nanophotonics

1. Upconversion nanoparticle (UCNP) 현상의 연구 및 생체내 이미징 적용


Upconversion 현상은 빛이 특정 물질에 입사된 이후에흡수한 빛 보다 높은 에너지를 갖는 빛을 발광하는 현상을 의미한다일반적으로 방출하는 빛의 에너지는 물질내의 다양한 경로를 통해 부분적으로 전달되어 흡수한 빛의 에너지보다 낮은 빛의 에너지를 갖게 되는데 (Stokes Shift) 이와는 정반대의 결과를 보여주는 현상이 upconversion luminescence이다. 

2012년에 발표된 논문에서는 서울대학교의 공동연구를 통해 희토류 금속으로 합성된 나노입자(UCNP)를 사용하여 광학 이미징 / MRI 이미징 / 광역학 치료(Photodynamic Therapy)가 가능함을 발표하였다. 


“Theranostic Probe Based on Lanthanide-Doped Nanoparticles for Simultaneous In Vivo Dual-Modal Imaging and Photodynamic Therapy”,Advanced Materials 24, 5755–5761 (2012). Link


2. Time-resolved Photoluminescence 연구

다양한 파장에서 빛을 내는 양자점과 같은 발광 나노 입자들의 효율은 입자의 조성과 크기 및 표면 처리에 따라서 달라진다. 발광 효율은 양자 수율(quantum yield)로 정의되는데, 이러한 양자 수율을 결정하는 중요한 요소 중의 하나가 발광 나노입자의 들뜬 상태 수명(Lifetime)이다. 
SPILAB은 발광 나노입자의 수명을 측정하기 위해 다음과 같은 실험 장비를 구축하고 있다. 


위의 Time-resolved Photoluminescence (TRPL) 장비의 구성은 다음과 같다.  첫째, 들뜬상태로 여기시키는 광원은  나노초 Dye laser로서 자외선에서 가시광에 이르는 파장 범위를  가진며 펄스 폭은 3-5 ns이다. 둘째, 시료에서 나오는 형광/발광은 렌즈를 통해서  집광되고 단색화 분광기(Monochromator)로 전달되서 특정 파장만 선택된후 검출기인 Photomultiplier tube (PMT)로 보내진다. 그리고 검출된 신호는 Digital Storage Oscilloscope에서 저장되어 컴퓨터로 전송된다. TRPL 장비를 사용하면 수나노초에서 밀리초 영역의 시간분해 스펙트럼을 분석할 수 있다. 
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