الارتفاع الذاتي الظاهر لثيرمومترات الجسيمات النانوية المحوّلة الفردية

تمكّن الجسيمات النانوية اللمعية الفردية من قياسات الحرارة بدقة مكانية محدودة بما دون الحيود، لكن تأثيرات التسخين الذاتي المحتملة من كثافات التحفيز العالية للجزيئات الفردية لا تزال غير مدروسة إلى حد كبير لأن النماذج الحرارية تتنبأ بتسخين ذاتي ضئيل. هنا، نبلغ أن إشارة قياس الحرارة الشائعة "النسبية" لجسيمات NaYF4:Yb3+,Er3+ النانوية الفردية تزداد بشكل غير متوقع مع كثافة التحفيز، مما يشير إلى ارتفاع في درجة الحرارة بأكثر من 50 كلفن إذا تم تفسيرها كحرارية. قياس حرارة عمر اللمعان، الذي نعرضه لأول مرة باستخدام جسيمات NaYF4:Yb3+,Er3+ النانوية الفردية، يدل على ارتفاع مماثل في درجة الحرارة. لحل هذه المتناقضة الظاهرة بين النموذج والتجربة، نقوم بتغيير البيئة الحرارية للجزيئات النانوية بشكل منهجي: موصلية الحرارة للركيزة، مقاومة الاتصال بين الجسيمات النانوية والركيزة، وحجم الجسيمات النانوية. يظل التسخين الذاتي الظاهر دون تغيير، مما يدل على أن هذا التأثير هو مصطنع، وليس ارتفاعاً حقيقياً في درجة الحرارة. باستخدام نموذج معادلة المعدل، نوضح أن هذه الظاهرة ناتجة عن زيادة الاسترخاء الإشعاعي وغير الإشعاعي من مستويات الطاقة العليا لـ Er3+. تحمل هذه الدراسة تداعيات مهمة لقياسات الحرارة لجزيئات فردية.