Irvine Kaliforniya Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, sıcaklığa bağlı olarak renk değiştiren bir nanomateryal yarattılar. Çalışmalarının sonuçları Advanced Materials dergisinde yayınlandı.
Kimya profesörü Max Argiglia liderliğindeki bir bilim insanı ekibi, bu malzemenin sıcaklığı yüksek hassasiyetle ölçebilen nano ölçekli bir termometre olarak kullanılabileceğini keşfetti. “Küçük ve hassas termometreler yaratabileceğimizi keşfettik. Bu, laboratuvarımızda en çok uygulanan çalışmalardan biri” dedi Arguilla.
Yeni malzeme, kullanıcının vücut sıcaklığına bağlı olarak renk değiştiren “nano ölçekli ruh hali halkalarına” benziyor. Bununla birlikte, basit termometrelerin aksine, malzemenin renk değişiklikleri kalibre edilebiliyor ve nano ölçekte optik sıcaklık okumaları almak için kullanılabiliyor.
“Sıcaklığı ölçme ihtiyacı önemlidir çünkü birçok biyolojik ve endüstriyel süreç sıcaklıktaki anlık değişikliklerin izlenmesine bağlıdır. Artık hücrelere girmeyi deneyebileceğimiz termometrelerimiz olabilir” diye ekledi Arguilla.
Doktora sonrası araştırmacı Dmitry Cordova’ya göre optik termometreler aynı zamanda sıcaklığı ölçme ve devreler ve depolama aygıtları da dahil olmak üzere mikro ve nanoelektroniklerin performansını değerlendirme potansiyeline sahip. Cordova, endüstrinin halihazırda bilgisayar bileşenleri yapımında kullandıkları optik termometrelere sahip olduğunu, ancak ekibin yeni malzemesinin “en azından bir kat daha hassas” olduğunu söyledi.
Bu atılım, Cordova ve meslektaşlarının laboratuvarlarında nanometre ölçeğinde sarmal yaylara benzeyen kristaller yetiştirmeleriyle gerçekleşti. İlk önce kristalleri ısı stresine maruz bırakmak ve kristallerin hangi sıcaklıklarda parçalandığını görmek için büyüttüler. Cordova ve öğrenci araştırmacı Leo Cheng, kristallerin renginin sıcaklığa bağlı olarak sistematik olarak sarıdan turuncuya değiştiğini fark etti.
Ekip daha sonra renklerin karşılık geldiği sıcaklık aralığını hassas şekilde ölçtü ve açık sarı renklerin yaklaşık -190 santigrat derece sıcaklığa, kırmızı-turuncu renklerin ise yaklaşık 200 santigrat derece sıcaklığa karşılık geldiğini buldu.
Malzemenin nano ölçekli örneklerini çıkarmak için laboratuvar, büyük ölçekte kristallere bir parça yapışkan bant yapıştırdı, onu soydu ve banda yapıştırılan nano ölçekli örnekleri şeffaf alt tabakalara aktardı.
Arguilla, “Bu yapıları ayırabilir ve bunları taşınabilen, yeniden yapılandırılabilen ve diğer malzemelere veya yüzeylere bağlanabilen nano ölçekli termometreler olarak kullanabiliriz” dedi.
Daha sonra bilim insanları, daha geniş bir sıcaklık aralığını ölçebilecek termometrelerin geliştirilip geliştirilemeyeceğini görmek amacıyla diğer nanomateryalleri test etmeyi planlıyor.
“Artık daha hassas malzemeler yapmak için malzeme tasarımının ‘kurallarını yıkmaya’ çalışıyoruz. Arguilla, optik termometre için hacim ölçeğinden nano ölçeğe kadar ‘araç kutusunu’ açmaya çalışıyoruz” dedi.