Войти

Люминесцентные наночастицы с редкоземельными ионами помогут бесконтактно измерять температуру

1392
0
0
Люминесцентные наночастицы с редкоземельными ионами помогут бесконтактно измерять температуру
Люминесцентные наночастицы с редкоземельными ионами помогут бесконтактно измерять температуру.
Источник изображения: rusnanonet.ru

Ученые из Санкт-Петербурга вместе с финскими коллегами разработали люминесцентные наночастицы, содержащие редкоземельные ионы. С их помощью можно бесконтактно измерять температуру в диапазоне от 50 до 600 градусов Цельсия.

В основе такой термометрии лежит изменение интенсивности свечения ионов неодима в зависимости от температуры. Поскольку возбуждающий их и испускаемый ими свет беспрепятственно проходит в биологических тканях, разработка окажется полезной при проведении фототермической терапии, хотя потенциальные сферы ее применения гораздо шире.

Многие прикладные и научные задачи требуют точного измерения температуры, но не всегда удается использовать обычные и даже бесконтактные термометры. Например, при проведении фототермической терапии (по сути выжигании) опухолей важно контролировать нагрев здоровых тканей вокруг: термометр внутрь поместить нельзя, а инфракрасные устройства не смогут "пробиться" вглубь.

"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, - рассказывает руководитель гранта Илья Колесников, кандидат физико-математических наук, специалист Научного парка Санкт-Петербургского государственного университета. - 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 нанометров. 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".

Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (Санкт-Петербург) вместе с коллегами из Финляндии разработали и синтезировали наночастицы для бесконтактной люминесцентной термометрии, которые не имеют таких проблем с биологическими тканями. Кроме того, принимая во внимание рабочий температурный диапазон, новые люминесцентные термометры могут использоваться для широкого круга задач в производстве и промышленности.

Реакция синтеза не требовала дорогих реагентов и сложного оборудования; исходными веществами послужили оксиды ванадия и лантаноидов - лютеция, неодима и иттербия. Ионы последних двух легли в основу чувствительного к температуре компонента. В паре они работают как "нарушающие" законы физики люминофоры: в сравнении с возбуждающим светом испускаемый из-за потерь всегда обладает меньшей энергией и, соответственно, большей длиной волны. Однако после возбуждения светом с длиной волны 980 нанометров иттербий передает неодиму энергию, получаемую в результате колебаний кристаллической решетки, а тот испускает излучение в диапазоне 700-950 нанометров. В итоге весь важный для термометрии свет остается в биологическом окне прозрачности.

Перенос энергии с иттербия на неодим происходит тем чаще, чем больше нагрев системы, а потому можно применять в качестве температурно-чувствительного параметра соотношение интенсивностей люминесцентных полос ионов неодима - их свечение, по сути, и есть результат такой передачи энергии. Чтобы показать это, авторы регистрировали люминесценцию наночастиц, постепенно нагревая их от 50 до 600 градусов Цельсия. После они проанализировали получившиеся спектры и выяснили, что соотношение интенсивности полос неодима изменяется в зависимости от температуры по закону Больцмана. Имея "калибровочные" кривые, можно при измерении спектра люминесценции частиц в любой системе определить ее температуру с субмикронным пространственным и субградусным тепловым разрешением.

"Полученные результаты помогут при создании нового класса наносистем, применяемых для бесконтактной люминесцентной термометрии, - подводит итог Илья Колесников. - Наш способ синтеза довольно прост, а получающиеся наночастицы обладают уникальными оптическими свойствами. Это делает их привлекательными в качестве люминесцентных термометров в большом количестве прикладных задач - в микроэлектронике, микрофлюидике, катализе и контролируемой фототермической терапии".

С работой, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), можно ознакомиться на страницах журнала ACS Applied Materials & Interfaces.

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Похожие новости
03.11.2006
Начальник российского Генштаба обсудил с коллегой из Финляндии вопросы двустороннего военного сотрудничества
18.10.2006
Большая противоракетная игра
03.10.2006
В Греции открылась выставка вооружений Defendory International-2006
25.08.2006
Новый служебно-разъездной катер-лаборатория проекта 12150М/Л спущен на воду на судостроительном заводе «Вымпел»
23.08.2006
Командующий ВВС Финляндии ознакомится с возможностями российских истребителей.
23.08.2006
Завершены ходовые испытания подлодки "Санкт-Петербург"
16.08.2006
Португалия планирует приобрести у России самолеты Бе-200 в счет погашения задолженности
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 28.04 16:46
  • 1091
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 28.04 16:46
  • 1
Какое оружие может оказаться эффективным против боевых беспилотников
  • 28.04 16:44
  • 13
Британская ПВО может и не выдержать первого удара России (The Telegraph UK, Великобритания)
  • 28.04 13:06
  • 139
Конкурента российского Су-75 из Южной Кореи впервые представили на выставке
  • 28.04 11:40
  • 485
Израиль "готовился не к той войне" — и оказался уязвим перед ХАМАС
  • 28.04 10:56
  • 464
Международные расчеты, минуя доллар, по странам
  • 28.04 10:42
  • 10
Севморпути нужны железные дороги и мосты
  • 28.04 08:20
  • 8
ЦКБР заявил, что РФ необходимо создать мобильные команды для уничтожения FPV-расчетов ВСУ
  • 28.04 08:09
  • 131
Без пилота охота: вертолеты будут охранять небо России от дронов
  • 28.04 08:08
  • 3
Американский дрон Mojave с Minigun DAP-6 с общей скорострельностью 6000 выстрелов в минуту поразил наземные цели в ходе испытаний
  • 28.04 08:07
  • 20
Командующий ВВС США в Европе о роли авиации в боевых действиях на Украине
  • 28.04 07:16
  • 14
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 27.04 17:44
  • 2711
Как насчёт юмористического раздела?
  • 26.04 13:13
  • 0
Сопротивление на Украине: борьба с неонацизмом
  • 26.04 12:21
  • 1
Россия настаивает на необходимости запрета любого оружия в космосе, а не только ядерного - постпред РФ при ООН