Naučnici sa Univerziteta u Kaliforniji, Irvine, otkrili su jednodimenzionalni materijal nanorazmera čija se boja menja sa promenom temperature. Rezultati tima se pojavljuju u Naprednim materijalima.
„Otkrili smo da možemo da napravimo zaista male i osetljive termometre“, rekao je Maks Arguila, profesor hemije na UC Irvine čija je istraživačka grupa vodila studiju. „To je jedan od najprimenjenijih i najprevodivijih radova koji su izašli iz naše laboratorije.
Arguila je uporedio termometre sa „nano prstenovima raspoloženja“, misleći na nakit koji menja boju u zavisnosti od telesne temperature korisnika. Ali umesto jednostavnog kvalitativnog očitavanja temperature, promene u boji ovih materijala „mogu se kalibrisati i koristiti za optičko merenje temperature na nanoskali“, rekao je Arguila.
„Potreba za merenjem temperature je važna jer mnogi biološki i industrijski procesi zavise od praćenja sitnih promena temperature“, dodao je on. „Možda sada imamo termometre koje bismo mogli da pokušamo da gurnemo u ćelije.
Prema rečima Dmitrija Kordove, postdoktorskog naučnika u Arguilinoj grupi, optički termometri takođe mogu potencijalno meriti temperature i proceniti efikasnost mikro- i nanoelektronike, uključujući kola i uređaje za skladištenje podataka. Industrije već imaju optičke termometre koje koriste prilikom proizvodnje računarskih komponenti, ali novi materijal tima je „barem za red veličine osetljiviji“, rekla je Kordova.
Proboj se dogodio kada su Cordova i njegove kolege uzgajali kristale u svojoj laboratoriji, koji – na skali dužine nanometara – podsećaju na spiralne „slinkies“. U početku su uzgajali kristale kako bi ih mogli podvrgnuti toplotnom stresu da vide na kojim temperaturama se kristali raspadaju.
Kordova i istraživač na dodiplomskim studijama Leo Čeng primetili su da su se boje kristala sistematski pomerale od žute do narandžaste, u zavisnosti od temperature.
Tim je zatim izvršio precizna merenja temperaturnog opsega kojem su odgovarale boje i otkrili da svetlo žute boje odgovaraju temperaturama oko -190 stepeni Celzijusa, dok crveno-narandžaste boje odgovaraju temperaturama oko 200 stepeni Celzijusa.
„Potrošili smo mnogo truda pokušavajući da budemo sigurni da su merenja precizna“, rekao je Arguila.
Da bi izvukla uzorke materijala na nanosmeru, laboratorija je zalepila komad lepljive trake na krupne kristale, ogulila ga nazad i prenela uzorke nanomera zalepljene za traku na providne podloge.
„Možemo da odlepimo ove strukture i možemo ih koristiti kao termometre na nanosmeru koji se mogu preneti, rekonfigurisati i spojiti sa drugim materijalima ili površinama“, rekao je Arguilla.
Arguila je objasnio da je ovo otkriće prvi korak ka otkrivanju novih klasa materijala za merenje temperature na nanometarskim skalama.
Zatim, njegova laboratorija planira da testira druge materijale na nano-skali da vidi da li mogu razviti termometre koji mogu meriti širi raspon temperatura.
„Sada pokušavamo da hakujemo pravila dizajna materijala kako bismo napravili još osetljivije materijale“, rekao je Arguilla. „Pokušavamo da otvorimo kutiju sa alatima za optičku termometriju od obimne skale do nanoskala.“
