科学家们最近发现了一种在温度变化时会改变颜色的纳米尺度材料。研究人员在加利福尼亚大学欧文分校发现了一种一维纳米尺度材料，其颜色随着温度的变化而变化。这一重要发现发表在《先进材料》期刊上。
“我们开发了非常小且高度敏感的温度计，”加州大学欧文分校的化学教授及研究团队负责人Maxx Arguilla表示。“这是我们实验室中最实用和应用性强的项目之一。”
Arguilla将这些新的温度计比作“纳米尺度的心情戒指”，强调这些戒指如何响应人的体温而改变颜色。然而，与仅提供定性温度指示的戒指不同，这些材料的颜色变化可以进行校准，以实现纳米尺度的精确光学温度测量，Arguilla强调。
“监测温度至关重要，因为许多生物和工业过程依赖于跟踪微小的温度波动，”他指出。“我们现在有可能使用这些温度计探测细胞。”
Arguilla团队的博士后研究员Dmitri Cordova补充道，这些光学温度计也可以测量温度并评估微型和纳米电子产品的性能，包括电路和存储设备。虽然目前工业已经在计算机组件制造中使用光学温度计，Cordova指出，这种新材料“至少敏感十倍。”
团队在实验室中生长晶体后实现了这一突破，这些晶体在纳米尺度上类似于螺旋的“弹簧玩具”。他们最初培养这些晶体以使其承受热应力并观察晶体降解的温度。
Cordova和本科生研究员Leo Cheng注意到，随着温度升高，晶体的颜色系统地从黄色过渡到橙色。
随后，团队对与特定颜色对应的温度范围进行了细致的测量，发现浅黄色表示接近-190摄氏度的温度，而红橙色与约200摄氏度的温度相关。
“我们投入了大量精力以确保我们的测量是准确的，”Arguilla说道。
为了获得纳米尺度样品，研究人员使用一块胶带粘住较大的晶体，将其拔起，并将粘附在胶带上的纳米尺度碎片转移到透明基底上。
“这些结构可以剥离并用作可转移、可重新配置并与其他材料或表面相容的纳米尺度温度计，”Arguilla解释道。
他提到，这一发现代表了寻找能够在纳米尺度上测量温度的新材料的第一步。
在未来，他的实验室旨在探索其他纳米材料，以创建能够测量更广泛温度范围的温度计。
“我们目前正在努力操纵材料设计过程，以生产更敏感的传感器，”Arguilla说。“我们的目标是扩大光学测温的范围，从宏观尺度到纳米尺度。”
该研究的共同作者包括Yinong Zhou、Griffin M. Milligan、Leo Cheng、Tyler Kerr、Joseph Ziller和Ruqian Wu。这项研究得到了国家科学基金会通过加州大学欧文分校MRSEC、复杂与活性材料中心（资助号DMR-2011967）的财务支持。
