科学家研制液态高灵敏分子光学压力传感器

固态（红色）和熔化状态（黄色）的分子红宝石可用于非接触式光学压力测量。图片来源：美因兹约翰尼斯古腾堡大学Sven Otto博士

美因兹约翰尼斯古腾堡大学（JGU）和加拿大蒙特利尔大学的化学家开发了一种能够精确测量光压力的分子系统。红宝石是其灵感的源泉。

然而，JGU无机化学与分析化学研究所Katja Heinze教授和蒙特利尔大学Christian Reber教授组成的团队开发的系统是一种水溶性分子，而不是不溶性固体。像红宝石一样，这种分子含有铬元素，使其呈红色。这就是为什么它也被称为分子红宝石。分子红宝石可以用来测量固态红宝石的压力，由于其溶解度的原因，也可以才熔化状态下测量。

因此，该分子系统在材料科学、同相和多相催化领域以及需要监测压力变化的所有可能的领域都有潜在的应用。该研究结果最近发表在《德国应用化学》上。

用分子红宝石测量压力非常简单。将相关位置用蓝光照射，被分子红宝石吸收，然后发出红外辐射。根据压力，发射光的能量以非常灵敏的方式变化。然后可以根据光能读出实际压力。

S ven Otto博士是海因策团队的博士候选人，在蒙特利尔大学的Reber团队的实验室里进行了高达45000次的复杂的压力依赖性发光测量。“在蒙特勒的实验工作是一次伟大的经历，概念的成功证明简直太棒了。”Otto说：“在所谓的金刚石砧室中使用的最高压力大约是海洋中最深的点所承受的45倍。”Otto解释说。“用这种分子材料观察到的巨大效应令人震惊。”高压发光光谱学专家Christian Reber补充说，目前是美因兹大学DAAD的客座科学家，由德国学术交流服务机构资助。事实上，红宝石晶体的效用比通常使用的红宝石大二十倍。

全新的应用机遇

用铬基材料测量光压力的原理并不新鲜。然而，到目前为止所有这些材料都是完全不溶的，比如红宝石。用单一类型的溶解分子物质测量压力变化得到的压力测量结果是不可取的。“然而，我们的分子红宝石可以做到这一点。” Katja Heinze教授说。“我们希望我们的发现可以超越经典的应用，并为完全不同的应用铺平道路，我们目前正朝这个方向努力。”