Как температура влияет на наноструктуры и можно ли это увидеть в реальном времени?

Инновационный нанотермометр, разработанный в стенах Ульсанского национального института науки и технологии (UNIST) под руководством профессора О-Хун Квона и ведущего исследователя Вон-Ву Пака, совершил прорыв в области материаловедения. Эта разработка позволяет одновременно наблюдать ультратонкие структуры материалов и измерять их температуру в режиме реального времени, что открывает новые горизонты для понимания взаимосвязи между строением вещества и его термодинамическими свойствами.
Как температура влияет на наноструктуры и можно ли это увидеть в реальном времени?
Изображение носит иллюстративный характер

Суть инновации заключается в использовании катодолюминесценции (CL) – свечения, возникающего при облучении материала электронным пучком. Специально разработанный нанотермометр из ванадата иттрия (YVO4) с ионами диспрозия (Dy3+) размером всего 150 нм, встроенный в просвечивающий электронный микроскоп (TEM), анализирует спектр этого свечения. Электронный пучок TEM в данном случае выполняет двойную функцию: он не только позволяет наблюдать микроструктуру, но и служит источником возбуждения для нанотермометра.

Преимуществом нового нанотермометра является его высокая точность и надежность. В отличие от предыдущих разработок, он менее чувствителен к интенсивности электронного пучка. Это достигается благодаря использованию ионов диспрозия (Dy3+), которые обеспечивают стабильный CL-спектр, подчиняющийся распределению Больцмана. Это распределение, описывающее, как доля высокоэнергетических квантовых состояний увеличивается с ростом температуры, напрямую связано с температурой и обеспечивает надежные измерения. Ванадат иттрия (YVO4) был выбран в качестве основы для нанотермометра из-за его высокой устойчивости к электронному облучению.

Новый нанотермометр способен измерять температуру в диапазоне от -170°C до 50°C с погрешностью всего ±4°C, что позволяет проводить точные и надежные исследования. Кроме того, он обеспечивает возможность одновременного наблюдения за структурными и температурными изменениями, вызванными внешними воздействиями, такими как лазерное облучение. Эта уникальная возможность открывает двери для изучения динамических процессов в материалах, которые ранее были недоступны для наблюдения.

Исследование, опубликованное в журнале ACS Nano под названием "Boltzmann-Distribution-Driven Cathodoluminescence Thermometry in In Situ Transmission Electron Microscopy" (DOI: 10.1021/acsnano.3c09166), демонстрирует потенциал этой технологии. По результатам исследования, нанотермометр, в разработке которого принимал участие Павел К. Ольшин и другие исследователи, может стать мощным инструментом для разработки новых материалов.

Особенно перспективным является применение нового нанотермометра в области создания термочувствительных материалов для вторичных батарей и дисплейных технологий. Возможность точного контроля температуры во время процессов зарядки и разрядки позволит оптимизировать характеристики этих устройств и повысить их эффективность. Таким образом, работа команды UNIST не только представляет собой значительный шаг вперед в области нанотехнологий, но и имеет практическое значение для различных отраслей промышленности.


Новое на сайте

20868Уязвимости Plex открыли путь майнерам и Linux-бэкдору 20867Взлом OpenCode Console: под угрозой могли оказаться ключи OpenAI, Anthropic и Google 20866Rank Math PRO: заражённое обновление оставило на сайтах самовосстанавливающийся бэкдор 20865Как исследовательские модели OpenAI обходили ограничения и присваивали чужие данные 20864Атака на BeyondTrust: шпионская группа получила доступ к серверам поддержки 20863Как пакет imgdecode превращает npm-зависимость в загрузчик вредоносного кода? 20862Как PEERSTITCH обходит проверки VPN-сессий FortiOS? 20861Что происходит, когда ИИ-агент выходит за пределы тестовой среды? 20860Как 37-летняя ошибка открыла путь к root в OpenBSD 7.9? 20859ИИ-модели для SOC: точный ответ зависит от улик 20858Как одна учётная запись ConnectWise открыла доступ к 173 арендаторам Microsoft 365? 20857Пять минут до заражения: как подменили обновления AOMEI Backupper 20856Ловушка под видом регистрации: как UAT-11985 крадёт аккаунты Google 20855Может ли виртуальная машина прочитать память хоста? 20854Как дешёвые Android-смартфоны превращаются в чужие прокси?
Ссылка