Исследователи из ФИАН, ВШЭ и МГУ синтезировали молекулярные комплексы, которые с рекордной точностью измеряют температуру отдельных живых клеток и микроскопических элементов электроники. Технология работает бесконтактно — по изменению цвета свечения.
Зачем это нужно
Обычным термометром нельзя измерить температуру:
- одной раковой клетки,
- крошечного транзистора в микросхеме,
- внутриклеточных процессов.
Для этого используют люминесцентную термометрию: вещество меняет свечение при нагреве или охлаждении.
Что создали
В основе — ионы редкоземельных металлов: европия и тербия.
Как работает:
- При охлаждении до -196°C материал светится зелёным (цвет тербия).
- При повышении температуры энергия перетекает к европию — свечение становится красным.
- Интенсивность и оттенок меняются плавно и точно, что позволяет использовать вещество как термометр в диапазоне от -196°C до +126°C.
Ключевое усовершенствование: учёные обнаружили, что перемещение всего одного атома в структуре молекулы повышает температурную чувствительность на 40%.
Рекордный показатель
Авторы ввели новый универсальный критерий — интегральную чувствительность (SRI).
«Наш материал показал значение SRI 970% — это выше, чем у всех существующих молекулярных термометров», — Илья Тайдаков, руководитель проекта.
Где пригодится
Медицина:
- Измерение температуры внутри отдельных клеток.
- Диагностика опухолей — раковые клетки часто горячее здоровых.
Микроэлектроника:
- Выявление точечного перегрева в микросхемах.
- Предотвращение поломок дорогостоящего оборудования на ранней стадии.
Статус
Работа опубликована в Journal of Materials Chemistry C. Поддержана Российским научным фондом.
Технология открывает путь к бесконтактному термометрированию в наномасштабе — там, где обычные датчики просто не помещаются.