光学超分辨率纳米热度测量通过刺激性排放耗尽成像对升级纳米颗粒进行转换
Ziyang Ye1, Benjamin Harrington1, Andrea D Pickel1,2
1Materials Science Program, University of Rochester, Rochester, NY 14627, USA.
Science advances
|July 17, 2024
概括
我们开发了一种超高分辨率的纳米热度测量技术,使用上转换纳米粒子 (UCNPs) 和STED成像. 这种方法实现了纳米级温度映射,克服了传统的衍射极限,改善了设备工程和传热研究.
科学领域:
- 光学和光子学 在光学和光子学.
- 纳米技术纳米技术
- 热力学是一种热力学.
背景情况:
- 远场光学温度测绘受到衍射的限制,阻碍了纳米级空间分辨率.
- 超高分辨率成像在生物学上取得了成功,但尚未应用于温度计.
- 实现纳米分辨率和准确的温度映射同时是一个重大挑战.
研究的目的:
- 为了证明超分辨率纳米热度测量技术克服衍射限制.
- 为了使纳米级空间分辨率的光学温度映射.
- 探索设备工程和传热研究中的应用.
主要方法:
- 使用高化升级转化纳米粒子 (UCNPs) 进行刺激减排 (STED) 超分辨率成像.
- 为准确的温度测量开发了一种比度温度计信号.
- 创建了自组装的UCNP单层和多层,以实现高效的检测.
主要成果:
- 对于相关的光谱频段,实现的成像分辨率优于~120nm.
- 经过STED纳米热度测试,发现了温度梯度,这种温度梯度无法通过衍射有限的方法检测到.
- 实施了一个检测方案,扫描时间超过0.25μm2/min.
结论:
- STED纳米热度测量为纳米尺度温度绘制提供了一个强大的工具.
- 该技术可以在各种实际应用中发现局部温度变化.
- 这一突破对微电子,材料科学和基本物理学有潜在的影响.
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