《應用物理學報》最近發表研究，稱科學家們研制出一種微型金剛石探針，能夠光學地傳輸精細的溫度信息，工作溫度可以從150到850開爾文溫度，相當于深冷低溫到鋁熔點的變化范圍。

       這種金剛石探針可以用來測量材料的熱漲落，以此來更好的理解溫差電效應和摩擦現象等。由于金剛石生物兼容性好，這種探針還可以用在生物學系統上。此外，該探針還可以替代普通的工業傳感器，監測極端環境的狀況和變化，如發動機內部，燃燒室和高壓系統等。

       探針的核心是一種叫做Ni基S3缺陷中心的發光金剛石缺陷，它是由一個氮原子、一個空位、一個鎳原子、另一個空位和另一個氮原子的直鏈結構構成，這些構成成分都嵌在金剛石的晶體結構內。
       “這種結構看似復雜，其實就是金剛石的一種常見缺陷，特別是人造金剛石。鎳常用作合成前驅體”，法國科研中心CNRS研究員Gilles Ledoux解釋到。

       研究發現，當利用激光脈沖進行激活刺激時，Ni基S3缺陷中心會像其他金剛石缺陷一樣能夠發光，而且發光時間隨溫度增高而降低。

       而真正能夠使Ni基S3缺陷中心適宜做溫度探針的核心技術在于它的電子結構；Ni基S3缺陷中心的電子結構中有兩個間隔較近的激發態能量級，這兩個能量級在能級壽命方面存在著千倍的差額。這個千倍的差額則說明Ni基S3缺陷中心的發光對溫度變化是非常敏感的。

       工作人員將帶有Ni基S3缺陷中心的金剛石微粒固定在硅片上，將其鑲嵌在低溫恒溫器中，將溫度保持在77開爾文到873開爾文溫度；實驗結果可以精準到1℃。

       研究院Estelle Homeyer說：這種金剛石探針敏感度高、溫度反應速度快、用途廣泛、溫差范圍從150開爾文到850開爾文溫度、空間分辨率好；局限性僅在于金剛石顆粒大小。集諸多高性能于一身的特色使其比一般的發光溫度傳感器優越許多。

       這種新型金剛石溫度探針的最大優勢還在于它能夠探測到快速的熱差變化，以微尺度甚至納米尺度的精度測量不同材料的熱性能。