حال گروهي از محققان سنگاپوري به رهبري ژيائوگانگ ليو (دانشگاه ملي سنگاپور) و همکارانشان از عربستان سعوي (دانشگاه علم و فناوري ملک عبدالله) و چين ("Fujian" موسسه تحقيق روي ساختار مواد) موفق به ايجاد يک فرايند تغيير به‌سمت بالاي ("upconversion") موثر در نانوذرات شده‌اند؛ اين ويژگي تنظيم‌پذيري نور مورد استفاده در تصويربرداري زيستي را در محدوده وسيعي بهبود مي‌بخشد. آنها يک ساختار شيميايي يافته‌اند که مي‌تواند از طريق آرايش خاصي از سطوح انرژي، ويژگي تغيير به‌سمت بالاي موثري از خود به نمايش بگذارد. براي توليد اين نانوبلور پوسته-هسته‌ي دُپ شده با لانتانيد که ويژگي‌هاي اُپتيکي پيشرفته‌اي از خود بروز مي‌دهد، از راهکار جديدي استفاده شده است.
در کاربردهاي حسگري اگر طول موج نويز منتشر شده از ماده پس‌زمينه با طول موج نشر اصلي يکسان باشد، جدا کردن نويز از سيگنال اصلي بسيار دشوار خواهد بود. اين مشکل را مي‌توان با استفاده از فرايند تغيير به‌سمت بالا حل کرد. فرايند تغيير به سمت بالا يا upconversion يک فرايند اُپتيکي غيرخطي است که در آن دو فوتون کم‌انرژي از يک تابش فرودي با يکديگر ترکيب شده و يک فوتون با انرژي بالاتر را توليد مي‌کنند؛ در اين حالت اين فوتون‌ها را مي‌توان از نويز پس‌زمينه به آساني تشخيص داد.
اين محققان از طريق دُپ کردن فلزات خاکي کمياب در يک ساختار لايه‌اي، ويژگي‌هاي اُپتيکي اين نانومواد را کنترل کرده‌اند. پوسته نانوذرات با فلزات مختلفي دُپ شده و منجر به تنظيم‌پذيري بالاي نشر تغيير به‌سمت بالا مي‌شود.
اين پژوهشگران با توليد نانوذراتي با نشر قابل تنظيم که سميت پاييني نيز دارند، گام بزرگي در زمينه مواد با قابليت تغيير به‌سمت بالا برداشته‌اند.
اين راهکار جديد شامل طراحي نانوذرات پوسته-هسته‌اي است که مي‌توانند فرايند تغيير به‌سمت بالا را از نشر نور جدا کنند. فوتون‌هاي فرودي توسط هسته اين نانوذرات جذب شده و موجب توليد الکترون‌هاي برانگيخته مي‌شوند؛ اين الکترون‌ها از طريق يک فرايند آبشاري موجب برانگيخته شدن فلز خاکي کمياب پوسته مي‌شوند. در اينجا الکترون‌ها به حالت پايه بازگشته و موجب نشر نور مي‌شوند.
جزئيات اين کار در مجله Nature Materials منتشر شده است.