Для многих нанотехнологических задач требуется точное измерение температуры в наноразмерных областях пространства. И полнее логично для решения таких проблем воспользоваться достижениями самих нанотехнологий. Очень интересной выглядит идея изготовления наноградусника из нанотрубки. Углеродные трубки всем хороши, однако уже при температуре 600 °С они начинают испаряться. И вообще проблема взаимодействия оболочки термометра и рабочего тела в процессе изготовления и эксплуатации стоит довольно остро.
Тайваньские исследователи в качестве наноградусника предложили использовать нанотрубку из бета-Ga
2O
3, заполненную сплавом Au/Si. Такое устройство формируется в одну стадию методом CVD на кремниевой подложке, покрытой 4 нм слоем золота (рис. 1).
Диаметр трубок составил 70-100 нм при длине в несколько микрометров. Большинство нанотрубок Ga
2O
3 закрыты с одного или с двух концов и заполнены золотом с 6% примесью кремния.
Функционирование нанотрубки в роли градусника было проконтролировано при помощи просвечивающего электронного микроскопа. Длина свободной от Au/Si полости линейно убывала в интервале температур 300-800 °С вследствие расширения сплава, хотя полное расплавление происходило выше 400 °С. После охлаждения граница сместилась на исходное положение, т.е. продемонстрировала важное свойство устройства – обратимость. Несколько циклов нагрева-охлаждения показали хорошую воспроизводимость результатов.
Работа
«Au(Si)-filled b-Ga2O3 nanotubes as wide range high temperature nanothermometers» опубликована в
Applied Physics Letters.
