相变辅助的高灵敏发光纳米测温与热成像
材料科学
2021-08-27 v1 应用物理
摘要
当前纳米-微米尺度的温度测量或成像局限于荧光分子与发光纳米晶，其光谱性质随温度变化而响应。这些传统温度探针的工作原理通常与温度诱导的多声子猝灭或温度依赖的能量转移有关，因此高于12%/K的灵敏度与高热分辨率仍是一项严峻挑战。本文展示了一类新型高灵敏测温磷光体，可在室温区间工作，具有毫开尔文热分辨率，其温度读数可复现、发光光稳定且亮度不受热猝灭影响。结合相变结构表征与高时空温度成像，我们证明光学活性的铕离子在LiYO2基质中对单斜到四方相变具有高度且平滑的敏感性，这体现为Stark组分数量与分裂的改变，以及磁偶极与电偶极跃迁贡献的平滑变化。此外，将磷光体尺寸从块体减小至纳米晶基质，使相变温度由100°C降至室温。这些发现揭示了相变基发光纳米测温的潜在机制，并激励未来研究面向众多生物与技术应用中精确研究热产生或扩散的新型、高灵敏、高时空分辨率纳米温度计。
引用
@article{arxiv.2104.00936,
title = {Phase transition facilitated highly sensitive luminescence nanothermometry and thermal imaging},
author = {Lukasz Marciniak and Wojciech Piotrowski and Marcin Szalkowski and Vasyl Kinzhybalo and Marek Drozd and Miroslav Dramicanin and Artur Bednarkiewicz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.00936},
year = {2021}
}