Ученые Казанского федерального университета предложили инновационный способ измерения термодинамических параметров микросистем при помощи наночастиц для температурных сенсоров. Исследование, посвященное синтезу и свойствам неорганических люминофоров для люминесцентной термометрии, опубликовали в ScienceDirect.
Иначе говоря, авторы работы воспользовались методом, позволяющим измерять температуру микроскопических объектов вроде микросхем или биологических клеток, что важно для контроля их стабильности. Традиционные приборы, такие как ртутные термометры и термопары, не совсем подходят для столь малых структур, в то время как наночастицы дают точный локальный сигнал.
Старший научный сотрудник НИЛ магнитной радиоспектроскопии и квантовой электроники им. С.А. Альтшулера Института физики Максим Пудовкин объяснил, что люминесцентная термометрия открывает новые возможности для микроэлектроники, космоса и биомедицины. Основной механизм температурной чувствительности связан с поведением ионов-активаторов в матрице материала. Таким образом, изменение плотности электронных уровней ионов отражается на спектре и времени затухания свечения.
Ученые предложили использовать комбинацию ионов церия Ce3+ (донор) и тербия Tb3+ (акцептор) для повышения чувствительности, при этом регулируя концентрацию акцептора. Решение позволяет оптимизировать характеристики сенсоров. Созданные люминофоры имеют размер около 19 нм и высокую температурную чувствительность в диапазоне от 0 до 200°C, что делает изобретение перспективным для диагностики микроустройств, биовизуализации и фототерапии.
В будущем команда ученых КФУ собирается глубже изучить ионную пару Ce3+ и Tb3+ в неорганических матрицах, отличающихся характеристиками кристаллической решетки и симметрией. Пудовкин добавил, что создание математической модели, описывающей физические процессы в твердом теле на основе полученных данных, важно для поиска новых материалов и предсказания их свойств.
Ранее в Науке Mail рассказывали, что в Сибирском государственном медицинском университете начали выращивать клетки вне организма человека.