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       在日常生活和工业生产中，温度是一个最基础、最关键的物理量。无论是家里的体温计，还是化工厂里的监控设备，准确测温都至关重要。传统的水银温度计、热电偶等方法虽然可靠，但都需要与被测物体直接接触。这种方式在一些场景下存在局限：比如高速运动的物体、极小的样品，或者强酸强碱等恶劣环境，传统测温工具就无能为力了。

       近年来，光学测温逐渐成为研究热点。这种方法利用材料在不同温度下发光特性的变化来“读温度”，实现了非接触测量，还能做到高空间分辨率。不过，现有的光学测温材料大多在极端环境下不稳定，灵敏度也有限。

       金刚石的新用途

       金刚石不仅硬度高，还拥有优异的光学、热学和化学稳定性。更重要的是，掺杂后的金刚石中会形成一些特殊的缺陷，这些缺陷可以成为发光中心。科学家们正是利用这种特性，把金刚石变成了一种新型光学温度计。       

       研究亮点

       郑州大学的单崇新研究团队通过高温高压法制备出一种掺杂了硼、氮和铁的金刚石。这种金刚石在受到紫外光激发后，不仅能立即发光（荧光），还能在光源关闭后继续发光（长余辉），而且发光颜色会随着温度的变化而改变。相关成果以“Thermal-activated long-persistent luminescence in diamond for wide-range contactless thermometry with extreme environments tolerance”为题发表在《Diamond & Related Materials》

       具体表现为：

       在 470 nm（蓝光） 和 580 nm（橙光） 两个波长有明显发射；

       随着温度升高，蓝光逐渐减弱，而橙光逐渐增强；

       这种光强比值对温度非常敏感，最高灵敏度达到 30.72 % K⁻¹，比很多现有光学温度计都高。

       更令人关注的是，这种金刚石即使放在强酸（pH < 0）或强碱（pH > 14）环境中，发光性能依然稳定。

       从实验到应用

       在实验基础上，研究团队还设计了一套非接触温度可视化系统：在实验基础上，研究团队进一步构建了一套非接触温度可视化系统。他们利用激光来激发金刚石，通过相机捕捉其发光颜色随温度变化的过程，再由软件将这些光学信号转化为实时温度读数。随着温度的升高，金刚石发光的亮度和颜色发生可观测的变化，从而实现了温度的直观呈现。更重要的是，这套系统在极端环境中依然可靠，比如在强酸或强碱溶液中依旧能稳定工作，并且具备无线报警功能，当温度超过预设值时能够及时提醒。这一设计为化工生产、催化反应等对环境要求苛刻的场景，提供了新的温度监测方案。这意味着，在一些极端环境下，比如化工生产、催化反应等场景，可以利用这种系统来实时监控温度，避免传统传感器难以工作的局限。

       这项研究展示了金刚石在光学测温领域的新潜力。通过合理掺杂和结构设计，科学家们不仅拓展了金刚石的应用范围，还为极端环境下的温度监测提供了一种可靠方案。

       它也提醒我们：一种材料除了“硬度之王”的传统形象，还可能在科学研究和产业应用中展现出完全不同的价值。

       图文导读

图 1. (a) 266 纳米和 365 纳米紫外灯关闭前后的钻石照片。(b-c)金刚石在 266 纳米和 365 纳米激发下的 PL 激发-发射矩阵（b）和相应的 PL 光谱（c）。(d-e）钻石在 266 纳米和 365纳米激发下的 LPL 激发-发射矩阵（d）和相应的 LPL 光谱（e）。(f) 在不同温度下，365 纳米纳秒激光关闭后的金刚石照片。(g-h) 在 266 纳米激光激发下，金刚石在 470 纳米（g）和 580 纳米（h）附近的温度相关 LPL 光谱。(i i-j) 与温度相关的时间分辨 LPL 强度衰减（i）和 470 纳米处 LPL发射的平均寿命（j）。(k-l) 温度相关的时间分辨 LPL 强度衰减（k）和 580 纳米波长处 LPL 发射的平均寿命（l）。

图 2. (a) 基于金刚石的非接触式温度可视化系统的设计和原理。(b) 不同温度下（266 nm 激光激发）金刚石的照片及相应的 R 通道和 B 通道图像。(c) 基于金刚石的非接触式温度计的操作系统（插图：监测系统显示屏）。(d) 在 266 纳米激光激发下，金刚石随温度变化的 CIE 坐标。(e) R/B 值与温度之间的关系。(f) CTVS 在工业生产中的应用示意图。(g) 在 NaOH 溶液（pH = 14）中 266 纳米激光照射下的金刚石照片，以及I580nm  /I470nm与温度之间的关系。(h) NaOH 溶液中 CTVS 的Sr。