나노기술 및 정책 정보

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NIST 연구팀이 나노 스케일 온도 측정을 위한 콜로이드 자기입자 설계 및 엔지니어링을 진행함. 이 프로젝트로 언젠가 더 산 냉장고, 더 강한 고관절 임플란트 및 인간의 질병에 대한 더 나은 이해 등에 활용하는 것을 목표로 함. 연구원들은 초고감도 초소형 온도계를 설계하고 구축하기 위한 대규모 작업의 초기 단계에 있음. 그들이 성공한다면, 그들의 시스템은 의료용 임플란트, 냉장고, 심지어 인체까지 포함할 수 있는 불투명한 3D 볼륨에서 현미경으로 온도를 실시간으로 측정하는 최초의 시스템이 될 것임. 이 프로젝트는 열-자기 이미징 및 제어 (Thermal MagIC)라고 하며 연구원들은 생물학, 의학, 화학 합성, 냉동, 자동차 산업, 플라스틱 생산 등 여러 분야에서 온도 측정에 혁명을 일으킬 수 있다고 말함. NIST 팀은 이제 이 독특한 프로젝트를 위한 맞춤형 실험실 공간 구축을 완료했으며 실험의 첫 번째 주요 단계를 시작했음. Thermal MagIC는 온도에 따라 자기 신호가 변하는 나노미터 크기의 물체를 사용하여 작동함. 물체는 연구중인 액체 또는 고체에 통합됨. 녹은 플라스틱은 인공 관절 교체의 일부로 사용되거나 액체 냉각수가 냉장고를 통해 재순환됨. 그런 다음 원격 감지 시스템이 이러한 자기 신호를 포착하므로 연구중인 시스템에 전선이나 기타 부피가 큰 외부 물체가 없음. 최종 제품은 10,000 배 더 작은 부피로 1/10 시간에 획득할 수 있으며 최첨단 기술보다 10 배 더 정확한 온도 측정을 수행할 수 있음. 이는 한면에 100 마이크로미터 (백만 분의 1 미터)의 부피에서 10 분의 1 초에 불과한 25 밀리 켈빈(1000 분의 1 켈빈) 내의 측정과 정확도에서 동일합니다. 측정은 국제 단위계(SI)로 "추적 가능"함. 즉, 그 수치는 세계의 기본 온도 단위인 켈빈의 기본 정의와 정확하게 연결될 수 있음. 이 시스템은 200 ~ 400K (화씨 -99 ~ 260도) 범위에서 온도를 측정하는 것을 목표로 함. 이것은 대부분의 잠재적 인 응용 프로그램을 포괄함. 적어도 Thermal MagIC 팀이 예상하는 응용 프로그램은 향후 5 년 이내에 가능할 것임. Dennis와 그녀의 동료들은 과냉각된 초전도체에서 용융 납에 이르기까지 모든 것을 포괄하는 4K-600K의 훨씬 더 큰 온도 범위에 대한 잠재력을 보고 있음. 그러나 그것은 현재 개발 계획의 범위는 아님. 잠재적인 응용은 대부분 연구개발에 있지만 Dennis는 지식의 증가가 아마도 3D 프린터, 냉장고, 의약품을 포함한 다양한 제품으로 흘러 갈 것이라고 기대함.

본 연구 성과는 ‘Magnetic Particle Imaging’ ("Design and engineering colloidal magnetic particles for nanoscale thermometry") 지에 게재됨