Termometri ultraprecisi dai diamanti

I diamanti hanno importanti applicazioni scientifiche: secondo uno studio spagnolo, un tipo particolare di diamante sintetico può essere sfruttato come termometro per misurazioni in scala nanometrica estremamente precise.

Da un estremo all'altro. La ricerca dell'Università Autonoma di Madrid è stata pubblicata sulla rivista scientifica Applied Physics Letters. I dispositivi studiati sarebbero capaci di rilevare temperature comprese tra i -153 e i 627 °C: un range di valori compreso tra quelli registrati nelle regioni polari marziane e quelli della rovente superficie di Venere.

Possono cogliere variazioni di temperatura in spazi piccoli anche 5 micron (come la testa di uno spermatozoo) e in intervalli di tempo estremamente brevi: fino a 800 picosecondi (cioè 800 millesimi di nanosecondo). Queste eccezionali proprietà sono state scoperte durante lo studio di un particolare e molto diffuso difetto che si verifica in alcuni diamanti sintetici, cioè quelli prodotti mediante un processo tecnologico e non geologico.

Errore provvidenziale. In particolare, nei casi in cui si introducano atomi di nichel nella struttura cristallina dei diamanti, si può generare un particolare difetto nel reticolo cristallino delle gemme che emette un brillio quando colpito da un fascio di luce laser. La durata di questa risposta luminosa varia in base alla temperatura registrata dal termometro: quando il diamante è esposto a temperature più basse, il brillio dura più a lungo.

Applicazioni. Sonde fatte di diamanti con questa proprietà potrebbero essere usate, per esempio, per registrare le fluttuazioni di temperatura che si verificano nelle cellule viventi in laboratorio (ma non nel corpo umano: il brillio in luce visibile che emettono è infatti troppo tenue per penetrare i tessuti umani). O potrebbero servire a misurare l'entità dell'attrito tra due superfici molto piccole, un campo al momento piuttosto inesplorato.