Многие научные и практические задачи требуют точного измерения температуры, однако для этого подходят далеко не все обычные и даже бесконтактные термометры. Яркий пример — фотометрическая терапия: при выжигании опухоли важно следить за нагревом окружающих её здоровых тканей. Ни обычные, ни инфракрасные термометры в такой процедуре не помогут.
« 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 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 », — рассказывает Илья Колесников, кандидат физико-математических наук, специалист Научного парка Санкт-Петербургского государственного университета.В ходе своего исследования учёные из Санкт-Петербурга и Финляндии синтезировали наночастицы, благодаря которым можно будет бесконтактно измерять температуру — в том числе и биологических тканей. Также люминесцентные термометры можно использовать в промышленности.
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.
« Полученные результаты помогут при создании нового класса наносистем, применяемых для бесконтактной люминесцентной термометрии. 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 », — отмечает Илья Колесников.
