Các ứng dụng tiềm năng cho kỹ thuật đo nhiệt nano là cực kỳ rộng. Từ các tế bào bị bệnh cho đến các thành hiển vi, nano trong máy tính và công nghệ truyền thông; khả năng đo nhiệt độ chính xác (và theo dõi biến động) ở kích thước nano là một thứ thay đổi cuộc chơi. Nhóm các nhà khoa học từ Trường UTS về khoa học vật lý và toán học đã sử dụng một phương pháp mới lạ để đo nhiệt nano sử dụng những tạp chất bên trong các hạt nano kim cương làm cảm biến nhiệt trên cấp độ lượng tử.

Trong khi kim cương được xem là trong suốt thì tạp chất ở cấp độ nguyên tử thường có mặt và chính các nguyên tử ngoại lai này với tạp chất màu tương ứng của chúng là thứ kỹ thuật này dựa vào. Các hạt nano kim cương này cực kỳ nhỏ - nhỏ hơn bề rộng một sợi tóc tới 10.000 lần – và khi các phần không hoàn hảo này được chiếu bằng tia laser, chúng sẽ phát sáng huỳnh quang. Chính sự phát sáng huỳnh quang này là thứ hệ thống khai thác để đo nhiệt độ.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một cơ chế có tên Anti-Stokes mà ở đó cường độ của ánh sáng phát ra bởi tạp chất trong các hạt nano kim cương tùy thuộc mạnh mẽ vào nhiệt độ của môi trường xung quanh. Tạp chất có màu bên trong kim cương được chiếu sáng bởi một nguồn sáng năng lượng thấp và khi nhiệt độ tăng, trung tâm màu sắc của các hạt trở nên bị kích thích, do đó tăng độ phát sáng theo cấp số mũ. Điều này cung cấp một phương pháp cực kỳ chuẩn xác để cảm biến nhiệt. Tất cả những gì được yêu cầu là các hạt nano kim cương trong một dung dịch nước được đặt tiếp xúc với mẫu và sự phát quang huỳnh quang sau đó được đo.

Dù các hệ thống nhiệt kế nano quang tương tự đã được đề xuất trong quá khứ nhưng độ nhạy và độ phân giải không gian của phương pháp mới này được báo cáo là thứ khiến nó khác biệt. Và theo nhóm, đây là không phải là một bằng chứng ý tưởng mà nó đã sẵn sàn để triển khai ngay bây giờ.

Người dẫn đầu nhóm nghiên cứu Tiến sĩ Bradac cho biết rằng: “Phương pháp này có thể triển khai ngay lập tức. Chúng tôi hiện đang sử dụng nó để đo biến động nhiệt độ cả trong các mẫu sinh học và các mạch điện tử công suất lớn có hiệu năng phụ thuộc mạnh vào các việc theo dõi và kiểm soát nhiệt độ với độ nhạy cao và ở một quy mô mà khó có thể thực hiện với các phương pháp khác”.