다이아몬드는 경도, 광택 및 "소녀의 가장 친한 친구"라는 명성과 같은 많은 것들로 유명합니다. 그러나 보석에는 중요한 과학적 용도도 있습니다. 새로운 연구에 따르면 특정 유형의 인공 다이아몬드는 시간과 공간에 걸쳐 타의 추종을 불허하는 나노 스케일 온도 프로브로 사용할 수 있습니다.
이 연구에 관여하지 않은 마드리드 자율 대학의 자료 과학자 인 Daniel Jaque는“저는이 작업이 진정한 발전이라고 생각합니다. "뜨거운 주제에 대한 좋은 논문입니다."
작은 다이아몬드 프로브는 120k ~ 900k (–153 ° C ~ 627 ° C) 범위의 온도를 측정 할 수 있습니다. 화성의 극과 비슷한 금성 표면보다 거의 200 ° 더 뜨겁습니다. 또한 5 μm (대략 정자 세포의 크기)와 800 피코 초 (0.0000000008 초)의 시간 규모로 거리에 걸쳐 온도 변화를 감지 할 수 있습니다. 과학자들은 프로브의 특성을 발견했습니다. - 니켈 전구체를 사용하여 자란 다이아몬드에서 독특한 결함을 조사하기 시작했습니다. 이 기술은 일부 니켈 원자를 다이아몬드의 결정 구조에 통합하여 "S3 결함 센터"라고 불리는 것을 형성합니다. 다른 많은 다이아몬드 결함과 마찬가지로, S3 중심은 레이저 조명의 맥박에 닿을 때 빛을 발합니다. 그런 다음 과학자들은 생성 된 발광의 수명을 사용하여 프로브의 온도를 계산할 수 있습니다. 온도가 떨어지면 다이아몬드는 오랜 시간 동안 빛납니다.
발광 온도 프로브는 완전히 새로운 아이디어는 아니지만 S3 결함을 매우 매력적으로 만드는 것은 프랑스의 리옹 대학교 (University of Lyon)의 자료 과학자 에스텔 홈 어이 (Estelle Homeer)는이 논문의 주요 저자는 말한다. 그녀의 공동 저자 인 리옹 대학교의 분광학 자 크리스토프 듀자르 딘 (Christophe Dujardin)은 다음과 같이 덧붙였다.
S3 결함의 우수한 다양성은 전자 구조에서 비롯되며, 이는 두 가지 다른 에너지 수준에서 흥분 될 수 있습니다. 이것은 2,77 백만 분의 1 초에서 약 1,000 억 분의 1 초의 수명을 가진 두 개의 별도 파장에서 발광을 생성합니다. 이 차이는 니켈 도핑 된 다이아몬드 발광이 온도 변동에 매우 민감하게 만듭니다.
연구원들은 다이아몬드 프로브가 광범위한 응용 분야에 사용될 수 있지만, Jaque는 나노 스코프 세계, 특히 살아있는 세포의 미세한 온도 변동을 관찰하는 데 가장 유용 할 것이라고 의심합니다. 그러나 이것은 실험실 환경에서 얇은 세포 층으로 제한 될 수 있습니다. 다이아몬드 프로브 (희미한 녹색 빛)에 의해 방출되는 가시 광선은 전체 인간 조직에 잘 침투하지 않기 때문입니다. Jaque는“적외선 만 신체에 침투 할 수 있습니다. 가시 광선을 사용하여 그렇게 할 수 없습니다. 그럼에도 불구하고, 피코 초 시간 분해능을 가진 인간 세포의 열역학을 미크론 규모로 보는 것은 과학자들에게 엄청난 도구가 될 것입니다.
리옹 대학교 (University of Lyon)의 공동 저자 인 Gilles Ledoux는 특히 작은 규모의 두 재료 사이의 마찰을 측정 할 때 프로브에도 재료 과학에 대한 응용이있을 수 있다고 말했다. 그러나 팀은 프로브가 아직 초기 단계에 있다고 지적합니다. 우선 과학자들은 S3 결함 센터를 만드는 방법을 정확하게 알지 못합니다. 현재의 기술은 니켈 전구체로 자라는 다이아몬드에 의존하고 결함이 나타나기를 희망합니다. Dujardin은“우리는 그것을 준비하는 방법을 모른다. 우리는 많은 다이아몬드에서 그것을 수집하고있다. 그리고 그들 중 일부는이 효과를 가지고있다. 이제이 기술은 온도 판독 값을 2로 정확하게 제공하지만보다 세련된 접근 방식은 연구자들이 다이아몬드 입자의 크기를 표준화 할 수 있고 결함의 수를 더욱 정밀하게 증가시킬 수 있습니다.
.
