UNIST开发“纳米温度计”…实时捕捉微小区域温度变化
Kwon Ohun教授团队开发微小样品温度测量技术
改进温度计材料，有望用于实时影像观测
能够实时同时观测物质的超微细结构和温度变化的技术又向前迈进了一步。
通过分析样品特异结构与热力学特性之间的相关性，有望用于先进材料的开发。
蔚山科学技术院（UNIST，校长 Park Jongrae）化学系 Kwon Ohun 教授团队2日表示，他们开发出了一种可在透射电子显微镜内部精密测量微小样品温度的通用“纳米温度计”。
此次开发的纳米温度计，是通过分析充当温度计的纳米颗粒在电子束照射下所发出的阴极发光光谱来测量温度的。
透射电子显微镜利用电子束作为观察样品微细结构的“光源”，该技术正是将这一电子束进一步用于温度测量。
此前开发的纳米温度计虽可与原位透射电子显微镜联用，以实时观测微细结构变化，但存在一个不便之处：每次使用前都必须根据电子束强度进行校正。
在本次研究中，研究团队通过更换纳米温度计材料，提高了温度计的可靠性和通用性。他们选用了镝离子（Dy3+）作为阴极发光材料。
第一作者研究员 Park Wonwoo 解释称：“这是因为在镝离子的阴极发光光谱中出现的量子态分布遵循仅依赖温度、与电子束强度无关的玻尔兹曼分布。”玻尔兹曼分布是一种统计分布，用于说明温度升高时，高能量量子态所占比例增加的现象。
研究团队将镝离子掺入能够承受电子束高能量的钒酸钇（YVO4）中，合成了尺寸为150纳米（nm，10-9米）的纳米温度计颗粒。利用该温度计在将环境温度从约−170℃变化到50℃的过程中进行测量时，测量误差控制在约±4℃之内。
研究团队还成功地通过向样品照射激光束提高其温度，并追踪温度变化的空间分布。这一结果证明了该技术在外部刺激作用下实时同时观测温度与结构变化方面的有效性。
教授 Kwon Ohun 表示：“通过对纳米温度计材料进行全新设计，大幅提升了温度测量的可靠性，并确保了其通用性”，“今后也将有助于对充放电过程中的温度十分敏感的二次电池材料和显示材料的开发。”
本次研究由 Pavel K. Olshin 博士担任共同第一作者，UNIST毕业、于去年赴首尔大学化学系任职的 Kim Yejin 教授作为共同作者参与。
研究成果已于上月10日发表在纳米技术领域权威学术期刊《ACS Nano》上。研究工作得到三星未来技术培育项目和韩国研究财团的资助。
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