一种新型洋葱层状纳米结构有助于促进生物成像、太阳能捕获以及光基安全技术的发展。这种粒子的创新发展是以其层状结构为基础的：内核为镱和铥材料，壳结构为含钕材料有机染料，而涂层为有机染料。这样的分层结构可以将红外线转换为高能的蓝光或者紫外光，其效率很高，从而可以提高组织深层成像，光诱发治疗，以及可用于印刷钱币的安全墨水等。
提到生物成像，近红外光可用于激发人身体内的发光纳米粒子，从而获得对比度更高的图像。在安全领域，纳米粒子注入墨水可用于货币设计，这样的墨水肉眼无法分辨，但是低能量的激光脉冲下可以获得蓝光，这使得假币制造者很难模仿。“这为未来的发展又增添了很多的可能性。”tymish ohulchanskyy说。“通过建造一种特殊层可以有效提高将能量从表面传递到核的效率，从而发射蓝光和紫外光，我们的设计可以帮助解决很多以前技术面临的难题。”guanying chen说。“和普通的粒子相比，我们的粒子效率要高100倍，从而使得其更加实用。”jossana damasco说。该研究发表在《纳米快报》杂志上。
仔细解析这些材料层
将低能量的入射光转变为高能量的光其实并不容易，这个过程涉及到要捕捉两个以上的光子，并且将其能量结合起来形成一个单一的，更高能的光子。这种洋葱状的纳米粒子层却将这项任务完成地非常好，这三层每一层都能实现独特的功能。
其最外层具有有机染料。这种染料层可以吸收能量较低的近红外光，这种染料层就像天线一样可以将吸收的光转变成内部的能量。接下来就是含钕壳层，这一层就像是一个连接染料外层和发射光的粒子内层的桥梁。在最里面的光发射层，镱和铥离子可以协同工作。镱离子可以将能量转移到内层，且把能量传递给铥离子，这种铥离子可以同时吸收三个以上的光子，并且至发射出一个粒子，因此发射的能量更高。那么问题来了，为什么只用核，而还要用染料层和钕壳层呢？
ohulchanskyy和chen解释道，这是由于内核层本身对光子的吸收效率并不高所导致的。当使用了染料层以后，钕壳层作为桥梁就必须存在，就像一个阶梯一样，有利于能量传递到内层的发光铥离子上。
该研究是由科学研究空军办公室，国家自然科学基金杰出青年基金，国际合作项目的中国科学技术部，哈尔滨工业大学基础研究优秀人才计划和中央高校基础研究资金资助完成的。该论文的作者包括chen, damasco, ohulchanskyy, prasad, hailong qiu, wei shao, rashid r. valiev, xiang wu, gang han, yan wang, chunhui yang 和hans agren。