Les mesures de température dans notre vie quotidienne sont généralement effectuées en mettant un thermomètre en contact avec l'objet à mesurer. Cependant, mesurer la température d'objets à l'échelle nanométrique est une tâche beaucoup plus délicate en raison de leur taille - jusqu'à mille fois plus petite que la largeur d'un cheveu humain.

Recherche pionnière, Publié dans Nature Nanotechnologie , a maintenant développé une méthode pour mesurer avec précision la température de surface d'objets nanométriques lorsqu'ils ont une température différente de celle de leur environnement. Une équipe dirigée par le Dr Janet Anders de l'Université d'Exeter et le professeur Peter Barker de l'University College London ont découvert que les températures de surface des objets nanométriques peuvent être déterminées en analysant leur mouvement nerveux dans l'air - connu sous le nom de mouvement brownien.

"Ce mouvement est causé par les collisions avec les molécules d'air", a déclaré le Dr Anders, un théoricien de l'information quantique et membre du département de physique et d'astronomie de l'Université d'Exeter. "Nous avons découvert que l'impact de telles collisions porte des informations sur la température de surface de l'objet, et avons utilisé notre observation de son mouvement brownien pour identifier cette information et déduire la température. »

Les scientifiques ont mené leurs recherches en piégeant une nanosphère de verre dans un faisceau laser et en la suspendant dans l'air. La sphère a ensuite été chauffée et il a été possible d'observer une augmentation des températures à l'échelle nanométrique jusqu'à ce que le verre devienne si chaud qu'il fonde. Cette technique pourrait même discerner différentes températures à la surface de la minuscule sphère.

"Lorsque vous travaillez avec des objets à l'échelle nanométrique, les collisions avec les molécules d'air font une grande différence", dit le Dr James Millen de l'équipe de l'University College London. "En mesurant comment l'énergie est transférée entre les nanoparticules et l'air qui les entoure, nous en apprenons beaucoup sur les deux".

Une connaissance précise de la température est nécessaire dans de nombreux dispositifs nanotechnologiques car leur fonctionnement dépend fortement de la température. La découverte informe également la recherche actuelle qui vise à amener de grands objets dans un état de superposition quantique. Il a également un impact sur l'étude des aérosols dans l'atmosphère et ouvre la porte à l'étude des processus qui sont hors d'équilibre dans un cadre contrôlé.

Le mouvement brownien doit son nom au botaniste écossais Robert Brown qui, en 1827, a noté que le pollen se déplace dans l'eau même lorsque l'eau est parfaitement immobile. Albert Einstein a publié un article en 1905 qui expliquait en détail comment ce mouvement était le résultat du pollen poussé par des molécules d'eau individuelles, menant finalement à l'acceptation de la nature atomistique de toute matière en science.