تولید دماسنج‌های نوری با نانوبلورهای نیمه‌هادی

محققان دانشگاه واشینگتن با استفاده از نانوبلورهای نیمه‌هادی موفق به ساخت دماسنج نوری بسیار حساسی شدند. عملکرد این دماسنج بر پایه‌ی پدیده‌ی فتولومینسانس است. از این دماسنج می‌‌توان در اندازه‌گیری دمای ال‌ای‌دی‌های آلی، دیودهای لیزرها و دیگر ادوات نانومقیاس در طول فرایند تولید، استفاده کرد.

محققان دانشگاه واشینگتن با استفاده از
نانوبلورهای نیمه‌هادی موفق به ساخت دماسنج نوری بسیار حساسی شدند. عملکرد
این دماسنج بر پایه‌ی پدیده‌ی فتولومینسانس است. از این دماسنج می‌‌توان در
اندازه‌گیری دمای ال‌ای‌دی‌های آلی، دیودهای لیزرها و دیگر ادوات نانومقیاس
در طول فرایند تولید، استفاده کرد.

دستگاهی که دانیل گاملین و همکارانش ساخته‌اند، بر پایه‌ی نانوبلورهای نیمه‌هادی
تقویت‌شده با منگنز است. زمانی که این دماسنج به‌وسیله‌ی نور آبی تحریک می‌شود،
دو باند نشری دارد: ۵۲۰ و ۵۸۰ نانومتر که به نشر دوگانه ملقب است. نسبت شدت
این پیک‌ها می‌تواند به‌‌عنوان ابزاری برای اندازه‌گیری دمای محیط استفاده
شود. گاملین معتقد است که از این کشف می‌توان در حوزه‌های مختلف استفاده
کرد که این مسئله باعث افتخار اوست. وی می‌افزاید که با وجود ۱۰ هزار مقاله‌ای
که در فیزیک مربوط به این ماده منتشر شده، هنوز کسی از ساز و کار
فتولومینسانس نیمه‌هادی‌های تقویت‌شده با منگنز استفاده نکرده‌است.

نتایج تحقیق این گروه نشان می‌دهد که نانوبلورها برای دماسنج‌های نوری
بسیار ایده‌ال هستند، زیرا ساز و کار نشر دوگانه در آنها به دما حساسیت
بسیار بالایی دارد؛ مثلاً با این دماسنج‌ها می‌توان تغییرات ۰٫۲ درجه‌ی
سانتی‌گراد دمای آب در آزمایشگاه را تشخیص داد.
 

ریشه‌ی این رفتار به تفاوت تعداد
الکترون‌ها یک نانوبلور در دو حالت برانگیخته در دماهای مختلف، بستگی دارد.
این دماسنج برای استفاده در طیف وسیعی از دماها قابل تنظیم است. در واقع
می‌توان محدوده دمایی را که دماسنج می‌تواند شناسایی کند، به دلخواه تغییر
داد و با این کار دماسنج برای استفاده در کاربردهای مختلف ایده‌آل می‌شود؛
برای مثال می‌توان از آن در تصویربرداری از نانوادوات در حین فرایند تولید،
استفاده کرد.

می‌توان از این دماسنج برای مطالعات زیستی استفاده کرد زیرااین دماسنج
مستقل از دما، pH محیط و دیگر شاخص‌هایی است که دماسنج‌های معمولی به‌شدت
به آن حساس‌اند.

محققان بیش از ۵۰ سال است که روی ویژگی‌های نشر دوتایی در مولکول‌های آلی
کار می‌کنند. ابتدا روی مطالعات بنیادین و پس از آن روی کاربرد آن در
اندازه‌گیری دما در زیست‌فناوری، مهندسی هوانوردی، میکروسیالات،
میکروالکترونیک و درمان‌های گرمایی در پزشکی تحقیق کرده‌اند. اخیراً هم
محققان به‌ استفاده از نانوبلورها روی آورده‌اند، زیرا این مواد در قیاس با
همتایان آلی خود به‌راحتی در برابر نور از بین نمی‌روند؛ اما مشکل استفاده
از نانوبلورها حساس نبودن آنها به تغییرات کم دمایی است که با استفاده از
این ایده‌ی می‌توان مشکل را حل کرد.