Магнитные нанотермометры произведут переворот в температурной визуализации

Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) находятся на ранних стадиях масштабного проекта по разработке и созданию первой системы, которая сможет измерять температуру в реальном времени в микроскопическом масштабе и в непрозрачном объеме, например, в медицинских имплантах, холодильниках и даже в человеческом теле.

Проект под названием Thermal Magnetic Imaging and Control (Thermal MagIC) по мнению его участников должен произвести революцию в измерении температуры и температурной визуализации в биологии, химическом синтезе, автомобилестроении, производстве пластмасс — «практически везде, где температура имеет ключевое значение», — говорит физик из NIST, Синди Дэннис (Cindi Dennis), один из авторов статьи об этой работе в сентябрьском номере International Journal on Magnetic Particle Imaging.

В Thermal MagIC используются объекты нанометрового размера, магнитные сигналы которых изменяются с температурой. Эти объекты будут внедряться в исследуемые жидкости или твердые тела — расплавленный пластик или жидкий хладагент. Магнитные сигналы регистрируются бесконтактно, то есть в исследуемую систему не требуется вводить провода или зонды.

Команда NIST завершила строительство специализированных лабораторных помещений для этого уникального проекта и приступила к основной части эксперимента.

Конечный продукт, ожидаемый в следующие пять лет, сможет производить измерения в 10 раз точнее и быстрее, чем позволяют лучшие современные методы, и в объёме, который меньше на четыре порядка. Это соответствует точности в 25 тысячных кельвина, одной десятой доле секунды и объёму с характерным размером сто микрометров.

Диапазон контролируемых этим методом температур — от 200 до 400 кельвин — охватывает большинство потенциальных приложений. Дэннис и её коллеги считают принципиально осуществимым расширение диапазона измерений до 4–600 K, что позволит Thermal MagIC работать даже со сверхпроводниками и с расплавленным свинцом.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365