Новые люминесцентные термометры, основанные на ионах европия и тербия, предоставляют возможность измерять температуру в микроразмерном масштабе — от живых клеток до микросхем.
Российские ученые сделали важный шаг в сфере нанотермометрии, создав молекулярные термометры с выдающейся точностью определения температуры на микроуровне. Новая технология позволяет бесконтактно измерять температуру крошечных объектов — от живых клеток до микрочипов, где традиционные методы могут оказаться неэффективными или физически невозможными.
Как это работает и где применяется
В статье, опубликованной в Journal of Materials Chemistry C, исследователи из Физического института имени Лебедева РАН, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» (НИУ ВШЭ) и МГУ имени Ломоносова описали новые светящиеся молекулы на основе ионов редкоземельных металлов европия и тербия. При воздействии ультрафиолетового света эти соединения демонстрируют изменение цвета и интенсивности свечения при малейших колебаниях температуры.
Метод основан на люминесцентной термометрии — оценке температуры на основе спектра светового излучения материала. Диапазон рабочих температур составляет от -196 °C до +126 °C, что делает молекулярный термометр подходящим как для биомедицинских задач (например, диагностики опухолей и исследования динамики во время фотодинамической терапии), так и для контроля нагрева электронных компонентов и охлаждения криогенных материалов.
Рекордная чувствительность и универсальные показатели
Термометру удалось достигнуть рекордных значений чувствительности и стабильности по сравнению с известными аналогами. Для объективного сравнения термометрических материалов ученые ввели новый показатель — интегральная чувствительность (Sensitivity–Range Integral). По этому критерию один из разработанных комплексов показал значение SRI в 970%, что значительно превышает показатели других термометров аналогичного класса и принципа действия.
Это свидетельствует о том, что новые молекулярные термометры способны выявлять очень незначительные колебания температуры, которые остаются незамеченными стандартными приборами. Такая высокая чувствительность крайне важна для биологических и нанотехнологических приложений, где изменения температуры происходят на уровне тысячных долей градуса и в микроразмерных масштабах.
Разработка универсального показателя чувствительности и стабильности не только позволила выделить передовые термочувствительные соединения, но и создает новую методологическую основу для оценки и выбора термометров в различных областях науки и техники.
Фото: hi-tech.mail.ru