Физики из России выяснили, что так называемые «дефектные» алмазы с примесью никеля можно использовать в качестве высокочувствительных квантовых температурных датчиков, пригодных для проведения медицинских и биологических исследований. Об этом сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
«Преимущество алмазов как материалов для термометрии – они достаточно "живучие», мало подвержены деградации. А никелевые центры достаточно просты в изготовлении, и их спектральная область лежит в биологическом окне прозрачности, поэтому они представляют большой интерес", – пояснил старший научный сотрудник МФТИ Никита Курочкин, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
Дефектные алмазы представляют собой искусственные минералы, в углеродной решетке которых присутствуют различного рода включения. Это атомы других элементов, в том числе азота и кремния, а также пустоты, отсутствующие атомы углерода в кристаллической решетке. Эти дефекты придают алмазам необычные квантовые свойства. Подобные кристаллы, как надеются материаловеды, в скором времени станут основой для многих квантовых приборов и сенсоров.
Курочкин и его коллеги обнаружили, что интересными свойствами обладают алмазы, внутри которых присутствуют атомы никеля. Такие алмазы с примесями значительно проще получать, чем другие вариации искусственных алмазов, однако физики почти не изучали их свойства, несмотря на большой интерес к ним среди ювелиров и любителей алмазов. Российские физики восполнили этот пробел и впервые изучили, как меняется характер свечения подобных алмазов при изменении температуры окружающей среды.
Проведенные ими опыты показали, что такие алмазы способны испускать инфракрасное излучение в той части спектра, для которой человеческое тело является прозрачным. Причем сила этого свечения растет или падает на 1,3% при снижении или повышении температуры окружающей среды всего на градус Цельсия.
Эти изменения были особенно хорошо заметны в диапазоне температур от 23 до 85 градусов Цельсия. Такое свойство говорит о возможности использовать алмазы с примесями никеля в качестве относительно дешевых в изготовлении и при этом высокочувствительных термометров для биологических и медицинских исследований.
«Наша дальнейшая цель – исследовать наноалмазы размерами меньше 500 нанометров, с помощью которых потенциально можно картировать поверхность. Если нанести такие наночастицы на какие-то объекты, можно будет получить не только информацию о температуре в отдельных точках, но и большое изображение – температурную карту, получая информацию о времени люминесценции по всем алмазам», – отметил младший научный сотрудник МФТИ Александр Грицаенко, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
Источник: https://nauka.tass.ru/