Российские исследователи сделали значительный шаг в области нанотермометрии, создав молекулярные термометры с рекордной точностью измерения температуры на микроуровне. Новая разработка позволяет бесконтактно определять температуру крошечных объектов — от живых клеток до микрочипов, где традиционные методы неэффективны или физически невозможны.
Как это работает и где применимо
В статье, опубликованной в Journal of Materials Chemistry C, ученые 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. Под действием ультрафиолетового света эти соединения демонстрируют изменение цвета и интенсивности свечения при малейших колебаниях температуры.
Метод основан на люминесцентной термометрии — оценке температуры по спектру светового излучения материала. Диапазон рабочих температур лежит в пределах от –196 °C до +126 °C, что делает молекулярный термометр пригодными как для биомедицинских задач (например, диагностики опухолей и оценке динамики во время фотодинамической терапии), так и для мониторинга нагрева электронных компонентов и охлаждения криогенных материалов.
Рекорд чувствительности и универсальные показатели
Термометру удалось достичь рекордных показателей чувствительности и стабильности по сравнению с известными аналогами. Чтобы объективно сравнить термометрические материалы, ученые ввели новый показатель — интегральную чувствительность (Sensitivity–Range Integral). По этому критерию один из разработанных комплексов продемонстрировал значение SRI в 970%, значимо превосходя другие термометры того же класса и прицнипа действия.
Это означает, что новые молекулярные термометры могут выявлять очень тонкие колебания температуры, которые остаются незамеченными стандартными инструментами. Такая высокая чувствительность особенно важна для биологических и нанотехнологических приложений, где температурные изменения происходят на уровне тысячных долей градуса и в микроскопических 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 самых разных областях науки и техники.
Недавно ученые определили предельную температуру, которую человеческий организм способен выдержать в течение длительного времени.
