Photon upconversion
ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ (ಯುಸಿ) ಎನ್ನುವುದು ಎರಡು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಅನುಕ್ರಮ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಪ್ರಚೋದನೆಯ ತರಂಗಾಂತರಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ತರಂಗಾಂತರದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಇದು ಆಂಟಿ-ಸ್ಟೋಕ್ಸ್ ರೀತಿಯ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಾಗಿದೆ. ಅತಿಗೆಂಪು ಬೆಳಕನ್ನು ಗೋಚರ ಬೆಳಕಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದು ಒಂದು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ. ಹಲವಾರು ವಿಭಿನ್ನ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳ ಮೂಲಕ ಸಾವಯವ ಮತ್ತು ಅಜೈವಿಕ ಪದಾರ್ಥಗಳೆರಡರಲ್ಲೂ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ನಡೆಯಬಹುದು. ಟ್ರಿಪಲ್-ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್ ವಿನಾಶದ ಮೂಲಕ ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಲ್ಲ ಸಾವಯವ ಅಣುಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪಾಲಿಸೈಕ್ಲಿಕ್ ಆರೊಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ಗಳು (ಪಿಎಎಚ್ಗಳು). ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಿರುವ ಅಜೈವಿಕ ವಸ್ತುಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಡಿ-ಬ್ಲಾಕ್ ಅಥವಾ ಎಫ್-ಬ್ಲಾಕ್ ಅಂಶಗಳ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಅಯಾನುಗಳಿಗೆ ಉದಾಹರಣೆಗಳೆಂದರೆ Ln3 +, Ti2 +, Ni2 +, Mo3 +, Re4 +, Os4 +, ಮತ್ತು ಮುಂತಾದವು. ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಹಿಂದೆ ಭೌತಿಕ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳು ಅಜೈವಿಕ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ಗೆ ಮೂರು ಮೂಲಭೂತ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳಿವೆ ಮತ್ತು ಸಾವಯವ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಕನಿಷ್ಠ ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳಿವೆ. ಅಜೈವಿಕ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಎನರ್ಜಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫರ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ (ಇಟಿಯು), ಎಕ್ಸೈಟೆಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಅಬ್ಸಾರ್ಪ್ಷನ್ (ಇಎಸ್ಎ) ಮತ್ತು ಫೋಟಾನ್ ಅವಲಾಂಚೆ (ಪಿಎ) ಮೂಲಕ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ಗಳು, ಬೃಹತ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳು ಅಥವಾ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ವಿಭಿನ್ನ ಗಾತ್ರಗಳು ಮತ್ತು ರಚನೆಗಳಿರುವ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಮೇಲೆ ತಿಳಿಸಲಾದ ಯಾವುದೇ ಸಕ್ರಿಯ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವವರೆಗೆ ಗಮನಿಸಬಹುದು. ಸಾವಯವ ಅಣುಗಳು ಸೆನ್ಸಿಟೈಸ್ಡ್ ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್-ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್ ಎನಿಹಿಲೇಷನ್ (ಎಸ್ಟಿಟಿಎ) ಮತ್ತು ಎನರ್ಜಿ ಪೂಲಿಂಗ್ ಮೂಲಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು. ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಅನ್ನು ಎರಡು-ಫೋಟಾನ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಎರಡನೇ-ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಪೀಳಿಗೆಯಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಬೇಕು. ಈ ಎರಡು ಭೌತಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ (ಪ್ರಚೋದನೆಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ತರಂಗಾಂತರದ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ) ಗೆ ಹೋಲುವ ಫಲಿತಾಂಶವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಆದರೆ ಅದರ ಹಿಂದಿನ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ. 1959 ರಲ್ಲಿ ನಿಕೋಲಾಸ್ ಬ್ಲೊಮ್ಬರ್ಗೆನ್ ಅವರು ಆರಂಭಿಕ ಪ್ರಸ್ತಾಪವನ್ನು (ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಐಆರ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೌಂಟರ್) ಮಾಡಿದರು ಮತ್ತು ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ 1966 ರಲ್ಲಿ ಫ್ರಾಂಕೋಯಿಸ್ ಔಜೆಲ್ ಅವರು ಗಮನಿಸಿದರು. ಉಷ್ಣದ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವೂ ಸಾಧ್ಯವಿದೆ. ಈ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವು ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಟರ್ನಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯಿರುವ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ, ಇದು ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಮರು-ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು, ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಟರ್ನ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಆವರ್ತನ ಮತ್ತು ಕೋನೀಯ-ಆಯ್ದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ ಥರ್ಮಲ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಟಿಂಗ್ ಪ್ಲಾಟ್ಫಾರ್ಮ್ ಕಿರಿದಾದ ಕೋನೀಯ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯೊಳಗೆ ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಮುಂಭಾಗದ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ಶಕ್ತಿಯ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಹೊರಸೂಸುವ ಹಿಂಭಾಗದ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು. ಈ ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಫೋಟಾನಿಕ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ವಿನ್ಯಾಸಗಳ ಮೂಲಕ ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಮತ್ತು ಥರ್ಮೋಫೋಟೋವೋಲ್ಟಾಯಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ವಿಕಿರಣ ತಂಪಾಗಿಸುವಿಕೆಯ ಮೇಲೆ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ. ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಮಾನದಂಡದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ಅಪ್-ಕನ್ವರ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸೌರ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ಗೆ ಶಕ್ತಿಯ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆಯು AM1.5D ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು 73 ಪ್ರತಿಶತದವರೆಗೆ ಹೋಗಬಹುದು ಮತ್ತು ಏಕ-ಜಂಕ್ಷನ್ ಸೆಲ್ಗೆ 6,000 K ನಲ್ಲಿ ಸೂರ್ಯನನ್ನು ಕಪ್ಪು ದೇಹದ ಮೂಲವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಿ 76 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟು ಹೋಗಬಹುದು. ಸೆನ್ಸಿಟೈಸ್ಡ್ ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್-ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್ ಅನ್ನಿಹಿಲೇಷನ್ ಸೆನ್ಸಿಟೈಸ್ಡ್ ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್-ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್ ಅನ್ನಿಹಿಲೇಷನ್ (ಎಸ್ಟಿಟಿಎ) ಆಧಾರಿತ ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಒಂದು ಬೈಮಾಲಿಕ್ಯುಲರ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಹಲವಾರು ಶಕ್ತಿ ವರ್ಗಾವಣೆ ಹಂತಗಳ ಮೂಲಕ, ಎರಡು ಕಡಿಮೆ ಆವರ್ತನದ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತನದ ಒಂದು ಫೋಟಾನ್ ಆಗಿ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ. ಟಿಟಿಎ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಒಂದು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಭೇದ, ಸೆನ್ಸಿಟೈಜರ್ ಮತ್ತು ಒಂದು ಹೊರಸೂಸುವ ಪ್ರಭೇದ, ಎಮಿಟರ್ (ಅಥವಾ ಅನ್ನಿಹಿಲೇಟರ್) ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಆಂಥ್ರಾಸೀನ್ ಮತ್ತು ಅದರ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಂತಹ ದೊಡ್ಡ ಸಿಂಗ್ಲೆಟ್-ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್ ಶಕ್ತಿಯ ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪಾಲಿಯರೋಮ್ಯಾಟಿಕ್ ವರ್ಣತಂತುಗಳಾಗಿವೆ. ಸಂವೇದನಾಶೀಲ ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್-ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್ ವಿನಾಶದ ಮೊದಲ ಹಂತವೆಂದರೆ ಸೆನ್ಸಿಟೈಜರ್ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಫೋಟಾನ್ ಅನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಇಂಟರ್ಸಿಸ್ಟಮ್ ಕ್ರಾಸಿಂಗ್ (ಐ. ಎಸ್. ಸಿ) ನಂತರ ಸೆನ್ಸಿಟೈಜರ್ ತನ್ನ ಮೊದಲ ತ್ರಿವಳಿ ಉತ್ತೇಜಿತ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು (3ಸೆನ್ *) ನಿರ್ಮಿಸುತ್ತದೆ. ಸೆನ್ಸಿಟೈಜರ್ ಮೇಲಿನ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ಶಕ್ತಿಯು ನಂತರ ಡೆಕ್ಸ್ಟರ್ ರೀತಿಯ ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್ ಎನರ್ಜಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫರ್ (ಟಿಇಟಿ) ಮೂಲಕ ಗ್ರೌಂಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ ಎಮಿಟರ್ಗೆ ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್ ಎಕ್ಸೈಟೆಡ್ ಎಮಿಟರ್ (3ಇಎಂ *) ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಎರಡು ತ್ರಿವಳಿ ಉತ್ತೇಜಿತ ಹೊರಸೂಸುವವರು ನಂತರ ಎರಡನೇ ಶಕ್ತಿಯ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಸಂವಹನ ನಡೆಸುತ್ತಾರೆ, ಇದನ್ನು ತ್ರಿವಳಿ-ತ್ರಿವಳಿ ವಿನಾಶ (ಟಿಟಿಎ) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಟಿ. ಟಿ. ಎ ಮೇಲೆ ತ್ರಿವಳಿ ಶಕ್ತಿಗಳು ಬೆಸೆಯಲ್ಪಟ್ಟು ಒಂದು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯು ಅದರ ಉತ್ತೇಜಿತ ಸಿಂಗ್ಲೆಟ್ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ (1ಇಎಮ್ *) ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯು ಅದರ ನೆಲದ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಸಿಂಗ್ಲೆಟ್ ಪ್ರಚೋದಿತ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯು ಫೋಟಾನ್ನ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ನೆಲದ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಮರಳುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಎರಡು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಒಂದು ಫೋಟಾನ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ತತ್ವವು ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ತಾತ್ಕಾಲಿಕವಾಗಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ತ್ರಿವಳಿ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿದೆ. ಆಣ್ವಿಕ ಆಮ್ಲಜನಕವು ತ್ರಿವಳಿ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ತಣಿಸುವುದರಿಂದ, ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣಗೊಳಿಸುವುದು ಅಥವಾ ಆವರಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ. ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ತ್ರಿವಳಿ-ತ್ರಿವಳಿ ವಿನಾಶದ ಮೂಲಕ ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ತೀವ್ರತೆಯಲ್ಲೂ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗುವ ಪ್ರಯೋಜನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಸೌರ ಕೋಶದ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಸಮರ್ಥವಾಗಿ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಅನ್ನು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಬೃಹತ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳು ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ಗಳಲ್ಲಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗಿದ್ದರೂ, ಇದು ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಸಿದ್ಧವಾಯಿತು. ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಗಳನ್ನು ಅನೇಕ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದಾದ್ದರಿಂದ ಇದು ಸಂಭವಿಸಿತು. ಈ ಹೊಸ ವರ್ಗದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ವಿಶಾಲವಾಗಿ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಟಿಂಗ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ ಅಥವಾ ಯುಸಿಎನ್ಪಿಗಳು ಎಂದು ಉಲ್ಲೇಖಿಸಬಹುದು. ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಗಮನದಿಂದಾಗಿ 1990ರ ದಶಕದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ಲ್ಯಾಂಥನೈಡ್-ಡೋಪ್ಡ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ ಲ್ಯಾಂಥನೈಡ್-ಡೋಪ್ಡ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿದವು. ಅವುಗಳ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳು ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ ಬೃಹತ್ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿರುವವುಗಳನ್ನು ಹೋಲುತ್ತವೆಯಾದರೂ, ಮೇಲ್ಮೈ ಮಾರ್ಪಾಡುಗಳಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ ಸುಧಾರಿತ ಅಥವಾ ಹೊಸ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಕಣಗಳ ಸಣ್ಣ ಗಾತ್ರವು ಜೈವಿಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಆಣ್ವಿಕ ಫ್ಲೋರೋಫೋರ್ಗಳಿಗೆ ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ ಅವುಗಳ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ. ದೊಡ್ಡ ಸ್ಟೋಕ್ಸ್ ಶಿಫ್ಟ್ ಮತ್ತು ಮಿನುಗುವಿಕೆಯ ಕೊರತೆಯಂತಹ ಅವುಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, ಏಕ-ಅಣು ಟ್ರ್ಯಾಕಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಆಳವಾದ ಅಂಗಾಂಶದ ಚಿತ್ರಣ ಸೇರಿದಂತೆ ಸವಾಲಿನ ಕಾರ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಪ್ರಕಾಶಮಾನ ಶೋಧಕಗಳಿಗೆ ಪೈಪೋಟಿ ನೀಡಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟಿವೆ. ಬಯೋ ಇಮೇಜಿಂಗ್ನ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಲ್ಯಾಂಥನೈಡ್-ಡೋಪ್ಡ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ಗಳನ್ನು ಸಮೀಪದ-ಅತಿಗೆಂಪು ಬೆಳಕಿನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಚೋದಿಸಬಹುದು, ಅವು ಜೈವಿಕ ಮಾದರಿಗಳ ಆಟೋಫ್ಲೋರೆಸೆನ್ಸ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಹೀಗೆ ಚಿತ್ರದ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು. ಲ್ಯಾಂಥನೈಡ್-ಡೋಪ್ಡ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ಗಳು ಪಾರದರ್ಶಕ ವಸ್ತುವಿನ ನ್ಯಾನೊಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ಗಳಾಗಿವೆ (ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಫ್ಲೋರೈಡ್ಗಳಾದ NaYF4, NaGdF4, LiYF4, YF3, CaF2 ಅಥವಾ Gd2O3 ನಂತಹ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು) ಲ್ಯಾಂಥನೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಡೋಪ್ಡ್ ಆಗಿರುತ್ತವೆ. ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ನಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯವಾದ ಲ್ಯಾಂಥನೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳೆಂದರೆ ಜೋಡಿಯಾದ ಎರ್ಬಿಯಮ್-ಐಟೆರ್ಬಿಯಮ್ (ಇಆರ್3 +, ವೈಬಿ3 +) ಅಥವಾ ಥುಲಿಯಮ್-ಐಟೆರ್ಬಿಯಮ್ (ಟಿಎಂ3 +, ವೈಬಿ3 +). ಅಂತಹ ಸಂಯೋಜನೆಗಳಲ್ಲಿ, ಸುಮಾರು 980 ಎನ್ಎಂನಲ್ಲಿ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲು ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಟರ್ ಅಯಾನ್ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲು ಯ್ಟರ್ಬಿಯಮ್ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಆಂಟೆನಾಗಳಾಗಿ ಸೇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಅಯಾನು ಎರ್ಬಿಯಂ ಆಗಿದ್ದರೆ, ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಹಸಿರು ಮತ್ತು ಕೆಂಪು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಟರ್ ಅಯಾನು ಥುಲಿಯಂ ಆಗಿದ್ದಾಗ, ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯು ನೇರಳಾತೀತ, ನೀಲಿ ಮತ್ತು ಕೆಂಪು ಬೆಳಕನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಈ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳ ಭರವಸೆಯ ಅಂಶಗಳ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ವಸ್ತುಗಳ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರನ್ನು ಎದುರಿಸುವ ಒಂದು ತುರ್ತು ಕಾರ್ಯವೆಂದರೆ ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ನ್ಯಾನೊ ಕಣಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಾಗಿದೆ, ಇದು ಮಲ್ಟಿಪ್ಲೆಕ್ಸ್ಡ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಸಂವೇದನೆಯಲ್ಲಿನ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಅತ್ಯಗತ್ಯವಾಗಿದೆ. ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಹಾಲೈಡ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ಗಳ ನಿಯಂತ್ರಿತ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುವ ಪುನರುತ್ಪಾದನೆ ಮಾಡಬಹುದಾದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಇಳುವರಿಯ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಮಾರ್ಗದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಅನೇಕ ವಿಭಿನ್ನ ಜೈವಿಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಮತ್ತು ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಣಕ್ಕೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟಿದೆ. ಈ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಇತ್ತೀಚಿನ ಪ್ರಗತಿಯು ಕೋರ್/ಶೆಲ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕಣಗಳಂತಹ ರಚನಾತ್ಮಕ ನ್ಯಾನೊಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ, ಇದು ಇಂಟರ್ಫೇಸಿಯಲ್ ಎನರ್ಜಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫರ್ (ಐಇಟಿ) ಮೂಲಕ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಅರೆವಾಹಕ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ ಅರೆವಾಹಕ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ ಅಥವಾ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಚುಕ್ಕೆಗಳು ಎರಡು-ಫೋಟಾನ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ ಪ್ರಚೋದನೆಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ತರಂಗಾಂತರದ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಅಲ್ಲ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಸಿ. ಡಿ. ಎಸ್. ಇ., ಪಿ. ಬಿ. ಎಸ್. ಮತ್ತು ಪಿ. ಬಿ. ಎಸ್. ಇ. ನಂತಹ ಅರೆವಾಹಕ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ಗಳನ್ನು ಸೆನ್ಸಿಟೈಜರ್ಗಳಾಗಿ ಆಣ್ವಿಕ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಿ ಬಳಸುವುದು ಟ್ರಿಪಲ್-ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್ ವಿನಾಶದ ಮೂಲಕ ಫೋಟಾನ್ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ಗೆ ಹೊಸ ತಂತ್ರವೆಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಅವುಗಳನ್ನು 980 ಎನ್ಎಂ ಅತಿಗೆಂಪು ಬೆಳಕನ್ನು 600 ಎನ್ಎಂ ಗೋಚರ ಬೆಳಕಿಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ; ಹಸಿರು ಬೆಳಕನ್ನು ನೀಲಿ ಬೆಳಕಿಗೆ ಮತ್ತು ನೀಲಿ ಬೆಳಕನ್ನು ನೇರಳಾತೀತಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ತಂತ್ರವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಟಿಂಗ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಿಂದ ಪ್ರಯೋಜನ ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ವಿಶೇಷವಾಗಿ, ಈ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನ ಅತಿಗೆಂಪು ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯಾಗಿ ಸೆರೆಹಿಡಿಯಲು ಮತ್ತು ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಯ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು. ವಿವೋದಲ್ಲಿ ಡಿಫರೆನ್ಷಿಯಲ್ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಬಯೋ ಇಮೇಜಿಂಗ್ಗಾಗಿ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ ನ್ಯಾನೊಕ್ಯಾಪ್ಸುಲ್ಗಳು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಕ್ಲಿನಿಕಲ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ನೀಡುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಮಯೋಚಿತ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗೆ ಟ್ಯೂಮರ್ ಮಾರಣಾಂತಿಕತೆಯ ಆರಂಭಿಕ ರೋಗನಿರ್ಣಯವು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಫ್ಲೋರೊಸೆನ್ಸ್-ಆಧಾರಿತ ಚಿತ್ರಣವು ದುರದೃಷ್ಟವಶಾತ್ ಕಡಿಮೆ ಅಂಗಾಂಶದ ನುಗ್ಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಹಿನ್ನೆಲೆ ಆಟೋಫ್ಲೋರೊಸೆನ್ಸ್ನಂತಹ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತಿದೆ. ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಷನ್ (ಯುಸಿ) ಆಧಾರಿತ ಬಯೋ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಈ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ನಿವಾರಿಸಬಲ್ಲದು ಏಕೆಂದರೆ ಅವುಗಳ ಪ್ರಚೋದನೆಯು ಕಡಿಮೆ ಆವರ್ತನಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತನಗಳಲ್ಲಿ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು. ಮಲ್ಟಿಫಂಕ್ಷನಲ್ ಸಿಲಿಕಾ-ಆಧಾರಿತ ನ್ಯಾನೊಕ್ಯಾಪ್ಸುಲ್ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್-ಟ್ರಿಪ್ಲೆಟ್ ವಿನಾಶ ಯುಸಿ ಕ್ರೋಮೋಫೋರ್ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸಲು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರತಿ ನ್ಯಾನೊಕ್ಯಾಪ್ಸುಲ್ ಕೆಂಪು ಬೆಳಕಿನ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ನಂತರ ನೀಲಿ ಅಥವಾ ಹಸಿರು ಬಣ್ಣಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ. ಈ ನ್ಯಾನೊಕ್ಯಾಪ್ಸುಲ್ಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಆಯ್ದ ಸ್ತನ ಅಥವಾ ಕರುಳಿನ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಕೋಶಗಳನ್ನು ಗುರಿಯಾಗಿಸಲು ಪ್ರತಿಕಾಯಗಳು ಅಥವಾ ಪೆಪ್ಟೈಡ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲಾಯಿತು. ಇನ್ ವಿಟ್ರೊ ಮತ್ತು ಇನ್ ವಿವೋ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೆರಡೂ ಏಕ ತರಂಗಾಂತರದ ಪ್ರಚೋದನೆಯಿಂದ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್-ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮತ್ತು ಭೇದಾತ್ಮಕ-ಬಣ್ಣದ ಚಿತ್ರಣವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದವು ಮತ್ತು ವರ್ಧಿತ ಪ್ರವೇಶಸಾಧ್ಯತೆ ಮತ್ತು ಧಾರಣ ಪರಿಣಾಮದಿಂದಾಗಿ ಉದ್ದೇಶಿತ ಗೆಡ್ಡೆಯ ಸ್ಥಳಗಳಲ್ಲಿ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶೇಖರಣೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದವು. ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ವಿವಿಧ ಗೆಡ್ಡೆ-ನಿರ್ದಿಷ್ಟ, ಬಣ್ಣ-ಕೋಡಿಂಗ್ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಿಗೆ ವಿವಿಧ ವರ್ಣತಂತು ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ಹೋಸ್ಟ್ ಮಾಡಲು ಬಳಸಬಹುದು ಮತ್ತು ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಗೆಡ್ಡೆಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪರಿಸರದೊಳಗೆ ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಪ್ರಕಾರಗಳ ರೋಗನಿರ್ಣಯಕ್ಕೆ ಬಳಸಬಹುದು. ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ನಿಯತಾಂಕ ಡೌನ್-ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಲೈಟ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ