Le misurazioni della temperatura nella nostra vita quotidiana vengono in genere eseguite portando un termometro a contatto con l'oggetto da misurare. Però, misurare la temperatura di oggetti su scala nanometrica è un compito molto più complicato a causa delle loro dimensioni - fino a mille volte più piccole della larghezza di un capello umano.

Ricerca pionieristica, pubblicato in Nanotecnologia della natura , ha ora sviluppato un metodo per misurare con precisione la temperatura superficiale degli oggetti su scala nanometrica quando hanno una temperatura diversa da quella del loro ambiente. Un team guidato dalla dottoressa Janet Anders dell'Università di Exeter e dal professor Peter Barker dell'University College di Londra ha scoperto che le temperature superficiali degli oggetti su scala nanometrica possono essere determinate dall'analisi del loro movimento nervoso nell'aria, noto come moto browniano.

"Questo movimento è causato dalle collisioni con le molecole d'aria", ha affermato il dottor Anders, un teorico dell'informazione quantistica e membro del dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Exeter. "Abbiamo scoperto che l'impatto di tali collisioni porta informazioni sulla temperatura superficiale dell'oggetto, e abbiamo usato la nostra osservazione del suo moto browniano per identificare questa informazione e dedurre la temperatura."

Gli scienziati hanno condotto la loro ricerca intrappolando una nanosfera di vetro in un raggio laser e sospendendola nell'aria. La sfera è stata quindi riscaldata ed è stato possibile osservare l'aumento delle temperature su scala nanometrica fino a quando il vetro è diventato così caldo da sciogliersi. Questa tecnica potrebbe persino distinguere diverse temperature sulla superficie della piccola sfera.

"Quando si lavora con oggetti su scala nanometrica, le collisioni con le molecole d'aria fanno una grande differenza", afferma il dottor James Millen del team dell'University College di Londra. "Misurando come l'energia viene trasferita tra le nanoparticelle e l'aria che le circonda, impariamo molto su entrambe".

La conoscenza accurata della temperatura è necessaria in molti dispositivi nanotecnologici perché il loro funzionamento dipende fortemente dalla temperatura. La scoperta informa anche la ricerca attuale che sta lavorando per portare oggetti di grandi dimensioni in uno stato di sovrapposizione quantistica. Incide ulteriormente sullo studio degli aerosol nell'atmosfera e apre le porte allo studio di processi fuori equilibrio in un ambiente controllato.

Il moto browniano prende il nome dal botanico scozzese Robert Brown che, nel 1827, notato che il polline si muove attraverso l'acqua anche quando l'acqua è perfettamente ferma. Albert Einstein pubblicò un articolo nel 1905 che spiegava in dettaglio come questo movimento fosse il risultato della spinta del polline da parte di singole molecole d'acqua, portando infine all'accettazione della natura atomistica di tutta la materia nella scienza.