Международная группа ученых из Санкт-Петербурга и Финляндии создала люминесцентные наночастицы на основе редкоземельных ионов, благодаря которым можно бесконтактно измерять температуру от 50 до 600°C. С высотой температуры интенсивность свечения ионов меняется.
Многие научные и практические задачи требуют точного измерения температуры, однако для этого подходят далеко не все обычные и даже бесконтактные термометры.
«Для решения таких задач очень привлекательны бесконтактные люминесцентные методы. Их суть заключается в том, чтобы ввести в изучаемые системы вещества, которые начинают светиться в ответ на облучение, при этом характеристики свечения зависят от температуры. Подход не нов, однако в медицине и биологии мы сталкиваемся с тем, что живые ткани «прозрачны» для излучения лишь в довольно узком диапазоне длин волн — 700-1000 нм. Если в это окно прозрачности не попадет возбуждающий луч, то молекулярный термометр не сможет активироваться, а если в нем не окажется испускаемый свет, то мы просто не увидим обратный сигнал», — рассказывает Илья Колесников, кандидат физико-математических наук (Научный парк Санкт-Петербургского госуниверситета).
Во время исследования ученые синтезировали наночастицы, благодаря которым можно будет бесконтактно измерять температуру — в том числе и биологических тканей.
В основе синтеза — оксиды ванадия и лантаноидов: лютеция, неодима и иттербия. Ионы последних двух послужили материалами для чувствительного к температуре компонента термометра. Чем больше система нагревается, тем чаще переносится энергия с иттербия на неодим. В результате люминесценция неодима меняется, что и даёт понять, какой температурой обладает исследуемый объект.
Как отмечает Илья Колесников, полученные результаты помогут при создании нового класса наносистем, применяемых для бесконтактной люминесцентной термометрии. Предложенный способ синтеза прост, а получающиеся наночастицы обладают уникальными оптическими свойствами. Наночастицы могут применяться в качестве люминесцентных термометров в микроэлектронике, микрофлюидике, катализе и контролируемой фототермической терапии.
Работа ученых проводилась при поддержке Российского научного фонда.
