Пылающие алмазы делают большие термометры

Алмазы известны многими вещами: твердость, блеск и их репутация быть лучшим другом “девочки”. Но драгоценные камни имеют важное научное использование, также. Новое исследование предполагает, что определенный тип искусственного алмаза может использоваться в качестве наноразмерного температурного исследования с непревзойденной точностью в течение долгого времени и пространством.“Я думаю, что эта работа является реальной трансгрессией”, говорит материаловед Дэниел Джейк из Автономного университета Мадрида, не вовлеченный в исследование. “Это – хорошая статья о горячей теме”.

Крошечные алмазные исследования могут измерить температуры в пределах от 120 K к 900 K (–153°C к 627°C) — столь же холодный как полюса Марса и на почти 200 ° более горячий, чем поверхность Венеры. Они могут также обнаружить изменения температуры через расстояния всего 5? m (примерно размер головы сперматозоида) и на временных рамках всего 800 пикосекунд (0,0000000008 секунды). Ученые обнаружили, что свойства исследований — сообщили в текущей проблеме Прикладных Писем о Физике — когда они намереваются исследовать уникальный дефект в алмазах, выращенных с помощью предшественников никеля.

Метод включает некоторые атомы никеля в кристаллическую структуру алмаза, формируя то, что называют “центром дефекта S3”. Как много других алмазных дефектов, центр S3 испускает жар, когда поражено пульсом лазерного света. Ученые могут тогда использовать срок службы получающейся люминесценции для вычисления температуры исследования: Поскольку температура понижается, алмазные жары в течение более длительных промежутков времени.Люминесцентные температурные исследования не являются полностью новой идеей, но что делает дефект S3 столь привлекательным, то, что он объединяет скорость и точность через широкий спектр температур, говорит материаловед Эстель Омеие из университета Лиона во Франции и ведущего автора бумаги.

Ее соавтор, spectroscopist Кристоф Дюжарден из университета Лиона, добавляет: “Существует много видов загрязнений в алмазе, и этот определенный дефект был самым интересным. Это более универсально. Вы объединяете все цели в одном исследовании”.Превосходящая многосторонность дефекта S3 прибывает из его электронной структуры, которая может быть взволнована двумя различными энергетическими уровнями.

Это производит люминесценцию в двух отдельных длинах волны, имеющих сроки службы в пределах от 277 миллионных частей секунды приблизительно к 100 миллиардным частям секунды. Это различие делает лакируемую никелем алмазную люминесценцию чрезвычайно чувствительной к колебаниям температуры.Исследователи говорят, что алмазные исследования могли использоваться для широкого спектра заявлений, но подозреваемые Джейка они будут самыми полезными для наблюдения nanoscopic мира, в частности мелкие колебания температуры живых клеток.

Но это могло бы быть ограничено тонкими слоями клеток в лабораторных параметрах настройки, начиная с видимого света, излучаемого алмазными исследованиями — слабый зеленый жар — не проникает через целую человеческую ткань очень хорошо. “Только инфракрасный свет может проникнуть в Ваш орган. Вы не можете сделать этого при помощи видимого света”, говорит Джейк.

Однако, взгляд масштаба микрона на термодинамику клеток человека с резолюцией времени пикосекунды был бы огромным инструментом для ученых.Исследования могли иметь заявления на материальные науки, также, говорит соавтор Жиль Ледукс из университета Лиона, особенно в измерении трения между двумя материалами в очень мелких масштабах — область исследования, в настоящее время не очень хорошо понятого. Но бригада указывает, что исследования находятся все еще в их младенчестве. Для начинающих ученые не знают точно, как сделать центры дефекта S3.

Текущие методы полагаются на растущие алмазы с предшественником никеля и надеждой, что дефекты обнаруживаются. “Мы не знаем, как подготовить его. Мы просто собираем его из многих алмазов, [и] некоторые из них имеют этот эффект.

Это – длинный путь”, говорит Дюжарден. Теперь, метод дает температуру, читающую точный к 2, но более очищенный подход мог бы позволить исследователям стандартизировать размер алмазных частиц и число дефектов для увеличения точности еще больше.


Блог Александрии