来自University of Tsukuba科学与应用科学学院的科学家们开发了一种利用钻石中天然存在的类原子缺陷来监测温度的方法。他们发现，热量的增加会导致非线性谐波产生光的强度降低。这项工作可能实现高度精确的纳米温度计。
纳米技术在新设备中扮演着越来越重要的角色，且在小尺度上测量温度的能力变得越来越重要。对于长度尺度小于几百纳米的许多应用来说，传统的温度计通常太大，并不适用。因此，需要新的方法实现微型非接触式温度传感器。
现在，来自Tsukuba大学和日本高级科学技术研究所的一个研究小组利用钻石中一种特殊缺陷的非线性光学特性，这种缺陷是由排列在钻石立方晶格中的碳原子组成的。氮空位(NV)缺陷是金刚石中两个相邻碳原子被一个氮原子和一个空穴取代而产生的自然缺陷。由于其易获得性和特殊的量子非线性光学性质，引起了人们的广泛关注。其中之一，是将两个甚至三个光子结合成一个高能光子的能力，这个过程被称为谐波产生。
图1：反射式测量装置实验原理图。其中插图显示了金刚石晶体中氮空位（NV）中心的原子结构
研究小组利用红外超短脉冲激光激发发现，在20-300°C范围内，谐波的产生随着温度的降低而减少。第一作者Aizitiaili Abulikemu博士说:“这项研究为创建基于钻石的非线性光学温度传感提供了一种高效可行的方法。” 钻石中不同颜色光的速度不匹配，造成了这种温度相关的变化。也就是说，随着原子晶格温度的升高，原始光与谐波产生的高能量光的折射率差增大，从而降低了谐波产生的效率。
Muneaki haase教授说:“钻石可以被加工成探针的微小尖端，作为纳米级温度传感器的一部分。”基于这种温度传感器，未来应用甚至可能包括一种小到可以在活细胞内找到的温度计，它可以用激光远程被探测到。
