Only Perception: 奈米鑽石溫度計測量每個「細胞」的溫度

2013-08-02

奈米鑽石溫度計測量每個「細胞」的溫度

Researchers develop nanodiamond thermometer to take temperature of individual cells
http://phys.org/news/2013-08-nanodiamond-thermometer-temperature-individual-cells.html

By Bob Yirka, 2013.08.01

(Phys.org) -- 在哈佛大學實驗室進行研究的研究者開發出一種技術，能夠測得個別活細胞的溫度。在他們發表於 Nature 期刊的論文中，這個團隊描述了他們的技術以及它能測得多精確的溫度。

該團隊接續其他研究者的研究成果而開發出這款新溫度計。那些研究者發現，鑽石結晶體中的單一原子雜質（那通常由一個氮原子，以及一個空的間隙所取代）對於溫度的變化超級無敵敏感 -- 當試圖用這樣的材料來維持量子位元時，那會被視為一種阻礙，不過在生物學的世界中，它們可用於精確測量溫度。

在他們的研究中，這個在哈佛的團隊將單一奈米鑽石（大小只有 100 nm 的鑽石）注入到一個人類細胞中。一旦就定位，一道綠雷射光照射到奈米鑽石上。因為雷射光改變了這個雜質中某個電子的自旋態，發出來的光會變成紅色。其改變的程度可用來計算細胞內部的溫度。在這個實驗之後，該團隊在單一細胞中注入二個奈米鑽石，然後將二道綠雷射光分別聚焦在那二個鑽石上，然後測量其所發出的紅光。這允許他們測量相同細胞中，不同位置的溫度。接著，該團隊將一個奈米鑽石以及一個金粒子注入細胞中。就緒後，一道綠光雷射照射到奈米鑽石上，而另一道雷射則照射到金粒子上導致它升溫。熱轉移到細胞其餘地方，而且接下來可由這個奈米鑽石量測。

利用這種技術，研究者報告他們能測得 0.05 Kelvin 的溫度起伏 -- 他們預期，當未來的溫度波動小到只有 0.0018 Kelvin 時（這個記錄是他們使用該裝置在細胞外測得），能達到更好的結果。

可以想見，一個能達到如此精確的溫度計，能用於研究目的以及實際應用中，例如協助分辨（或殺死）體內每一個癌細胞。

※ 相關報導：

＊ Nanometre-scale thermometry in a living cell
http://www.nature.com/nature/journal/v500/n7460/full/nature12373.html