p Esquema experimental. As esferas de sílica são levitadas em uma pinça óptica de feixe duplo dentro de uma câmara de vácuo. Luz de comprimento de onda 1, 064 nm é acoplado a lentes de fibras ópticas de modo único, criando uma armadilha óptica. O movimento da esfera levitada é monitorado com uma câmera e um QPD. Crédito:(c) Natureza , DOI:10.1038 / nnano.2014.82
p As medições de temperatura em nossa vida diária são normalmente realizadas colocando um termômetro em contato com o objeto a ser medido. Contudo, medir a temperatura de objetos em nanoescala é uma tarefa muito mais complicada devido ao seu tamanho - até mil vezes menor que a largura de um cabelo humano. p Pesquisa pioneira, publicado em
Nature Nanotechnology , agora desenvolveu um método para medir com precisão a temperatura da superfície de objetos em nanoescala quando eles têm uma temperatura diferente do ambiente. Uma equipe liderada pela Dra. Janet Anders, da Universidade de Exeter, e pelo professor Peter Barker, da University College London, descobriu que as temperaturas da superfície de objetos em nanoescala podem ser determinadas a partir da análise de seu movimento instável no ar - conhecido como movimento browniano.
p "Este movimento é causado pelas colisões com as moléculas de ar", disse o Dr. Anders, um teórico da informação quântica e membro do departamento de Física e Astronomia da Universidade de Exeter. "Descobrimos que o impacto de tais colisões carrega informações sobre a temperatura da superfície do objeto, e utilizamos nossa observação de seu movimento browniano para identificar essas informações e inferir a temperatura. "
p Os cientistas conduziram suas pesquisas prendendo uma nanosfera de vidro em um feixe de laser e suspendendo-o no ar. A esfera foi então aquecida e foi possível observar o aumento da temperatura em nanoescala até que o vidro esquentou tanto que derreteu. Essa técnica pode até discernir diferentes temperaturas na superfície da pequena esfera.
p "Ao trabalhar com objetos em nanoescala, colisões com moléculas de ar fazem uma grande diferença ", diz o Dr. James Millen da equipe da University College London. "Ao medir como a energia é transferida entre as nanopartículas e o ar ao seu redor, aprendemos muito sobre ambos".
p O conhecimento preciso da temperatura é necessário em muitos dispositivos nanotecnológicos porque sua operação depende fortemente da temperatura. A descoberta também informa a pesquisa atual que está trabalhando para trazer grandes objetos a um estado de superposição quântica. Impacta ainda mais no estudo de aerossóis na atmosfera e abre a porta para o estudo de processos que estão fora de equilíbrio em um ambiente controlado.
p O movimento browniano tem o nome do botânico escocês Robert Brown que, em 1827, notou que o pólen se move através da água mesmo quando a água está perfeitamente parada. Albert Einstein publicou um artigo em 1905 que explicava em detalhes precisos como esse movimento era resultado do pólen sendo empurrado por moléculas individuais de água, eventualmente levando à aceitação da natureza atomística de toda a matéria na ciência.