Bilden visar en konstnärlig representation av en ny teknik för temperaturkontroll i nanoskala inuti en levande cell med hjälp av tekniker från kvantoptik. Bilden visar en återgivning av en cell som innehåller nanodiamanter och guldnanopartiklar. En guldnanopartikel värms upp av en extern laserstråle och nanodiamanter används för att undersöka den lokala temperaturen. Kredit:Georg Kucsko
(Phys.org) – Forskare som arbetar vid ett labb vid Harvard University har utvecklat en teknik som gör det möjligt att ta temperaturen på enskilda levande celler. I deras papper publicerad i tidskriften Natur , teamet beskriver sin teknik och hur exakta temperaturmätningar som tas med den kan vara.
Den nya termometern som utvecklats av teamet följer arbete av andra forskare som har funnit att enatomföroreningar i diamantkristaller (som vanligtvis ersätts med en kväveatom och ett vakansgap) kan vara ultrakänsliga för temperaturförändringar - sådana fluktuationer kan ses som ett hinder när man försöker använda sådant material för att hålla kvantbitar, men i den biologiska världen, de kan användas för att mycket exakt mäta temperatur.
I sin forskning injicerade teamet vid Harvard en enda nanodiamant (en diamant bara 100 nm stor) i en mänsklig cell. Väl på plats lyste en grön laser på nanodiamanten. Eftersom det ändrade spinntillståndet för en elektron i föroreningen, ljuset som sänds ut ändrades till rött. Graden till vilken den ändrades användes sedan för att beräkna temperaturen i cellens inre. Efter det experimentet, teamet injicerade två nanodiamanter i en enda cell, fokuserade sedan två separata gröna lasrar på dem, mätte sedan det röda ljuset som sänds ut. Detta gjorde det möjligt för dem att mäta temperaturskillnaden mellan två platser i samma cell. Nästa, teamet injicerade en nanodiamant och en guldpartikel i cellen. Väl på plats lyste en grön laser på nanodiamanten medan en annan laser lyste på guldpartikeln vilket fick den att värmas upp. Den värmen överfördes till resten av cellen och mättes därefter av nanodiamanten.
Med den här tekniken rapporterar forskarna att de kan mäta temperaturfluktuationer så små som 0,05 Kelvin – de förväntar sig att uppnå bättre resultat i framtiden eftersom temperaturfluktuationer så små som 0,0018 Kelvin har registrerats med enheten utanför en cell. En termometer med sådan precision skulle kunna tänkas användas för både forskningsändamål och i praktiska tillämpningar som att hjälpa till att särskilja (eller döda) enskilda cancerceller inuti kroppen.
© 2013 Phys.org
