Oamenii de știință au construit un termometru care poate spune diferența de temperatură în celula vie

Atomul de azot, în locul atomului de carbon în structura cristalină a diamant, face o poziție apropiată - „molecula virtuală“ capabilă de a acționa ca un depozit de informații.

Cercetătorii au descoperit recent că temperatura în diferite părți ale unei celule biologice poate diferi cu până la 0,96 ° C Oamenii de știință japonezi au raportat pe această descoperire, un termometru fluorescent cu o rezoluție spațială de 200 nm și temperatură - în cadrul 0,18-0,58 ° C (acest parametru variază în funcție de condițiile exterioare). Pentru a efectua o măsurătoare mai precisă și studiul proceselor termodinamice care au loc în celulele vii, cercetatorii americani au dezvoltat o nouă tehnică pentru măsurarea „temperatura intracelulară“, cu o rezoluție de ordinul a câteva sutimi de grad. Rezoluția spațială a dispozitivului este limitată doar de mărimea sondei.

Efectul cheie utilizat pentru măsurarea, este efectul asupra fluorescenta unui diamant defecte în structura sa. Când unul dintre atomii de carbon este înlocuit cu un atom de azot pentru a forma o „lacrimă“ în vecin site-ul cu zăbrele - poziție deschisă. Șase obligațiuni „suspendate“, în esență, creează o molecula virtuală încărcată negativ cu trei posibile stări de spin ale electronilor (1, 0 și -1) - poziție deschisă se comportă ca o astfel de moleculă. radiații laser face ca molecula virtuala a fluorescenta.

În unele cazuri, efectul de divizare a nivelelor de energie ale rezultatelor câmpului electronilor de cristal în faptul că, cu diferite combinații de rotiri de electroni și vor varia valoarea energiei pentru diferite niveluri de energie - și, în consecință, de asemenea, frecvența de fluorescență. Această dependență de fluorescenta din spate face ca „azot“ defecte în diamant candidați promițătoare pentru rolul de gardieni ai qubiți - unități cuantice de informații. frecvență Fluorescenta depinde și de parametrii de temperatură și de câmp magnetic, care, împreună cu capacitatea de a „citi“ datele din pozițiile individuale posibil să se creeze instrument de măsurare de înaltă precizie.

La temperatura camerei, frecvența radiației este scăzută cu aproximativ 74 kHz când temperatura crește cu un grad Kelvin. La o temperatură de aproximativ 500 K, diferența este deja aproximativ -140 kHz / K. Rezoluția temperaturii depinde de timpul necesar pentru a „citi“ datele (de fapt, timpul de spin coerență, ceea ce este necesar pentru a nu pierde informațiile stocate post vacant). Oamenii de știință au fost capabili sa se roteasca coerenta pentru mai mult de 80 de microsecunde, realizând o creștere de șapte ori în sensibilitatea dispozitivului în comparație cu metodele anterioare de măsurare.

Una dintre proprietățile remarcabile ale noului senzor - pentru a măsura simultan nu numai temperatura, ci și amploarea câmpului magnetic, câmpul electric în astfel de motoare mici ca celulele vii sau dispozitiv microfluidic. Ca un dispozitiv de demonstrație au fost măsurate temperaturile de funcționare în celule individuale, care au permis să se determine viabilitatea.