Vědci sestrojili teploměr, který může říci, že rozdíl teplot v živé buňky

Atom dusíku, místo atomu uhlíku v krystalové struktuře diamantu, činí polohy u - „virtuální molekula“ schopná působit jako zdroj informací.

Vědci teprve nedávno zjistili, že teplota v různých částech biologické buňky se mohou lišit až o 0,96 ° C. Japonští vědci U tohoto objevu, fluorescenční teploměr s prostorovým rozlišením 200 nm a teplotě - v rámci 0,18-0,58 ° C (tento parametr se mění s vnějšími podmínkami). Chcete-li provést přesnější měření a studium termodynamických procesů probíhajících v živých buňkách, Američtí vědci vyvinuli novou metodu pro měření „vnitrobuněčné teploty“ s rozlišením v řádu několika setin stupně. Prostorové rozlišení zařízení je omezena pouze velikostí sondy.

Klíčovým efekt se použije k měření, je vliv na fluorescenci diamantu vad jeho struktury. Pokud je jeden z atomů uhlíku nahrazen atomem dusíku, za vzniku „roztržení“ v sousední mřížové stránky - otevřené polohy. Šest „visící“ vazby v podstatě vytváří virtuální negativně nabité molekuly se třemi možnými spinových stavů elektronů (1, 0 a -1) - otevřená poloha se chová jako takové molekuly. Laserové záření je virtuální molekulu fluoreskovat.

V některých případech, za následek rozdělení energetických hladin výsledků elektrony křišťálových pole v tom, že se různými kombinacemi roztočení elektronových a bude měnit hodnotu energie pro různé úrovně energie - a tím i frekvenci fluorescence. Tato závislost fluorescence zezadu činí „dusík“ vady diamantových slibnými kandidáty pro roli strážci qubits - kvantové jednotky informací. Fluorescenční frekvence také závisí na teplotě a magnetického pole parametrů, které, spolu s možností „číst“ data z jednotlivých pozic možné vytvořit vysoce přesné měřidlo.

Při teplotě místnosti se radiační frekvence se sníží o cca 74 kHz, kdy je teplota zvýšena o jeden stupeň Kelvina. Při teplotě kolem 500 K, rozdíl je již asi -140 kHz / K. Rozlišení teplota je závislá na dobu nezbytnou pro „čtení“ data (ve skutečnosti, že doba rotace soudržnost, která je nutná, aby nedošlo ke ztrátě informace uloženy volné místo). Vědci byli schopni točit soudržnost pro více než 80 mikrosekund, čímž se dosáhne zvýšení sedminásobný v citlivosti zařízení ve srovnání s dřívějšími metodami měření.

Jednou z pozoruhodných vlastností nového senzoru - současně měřit nejen teplotu, ale i velikost magnetického pole, elektrické pole v takové malé motory živých buněk nebo zařízením s proudovou mikroskopickou. Jako demonstračního zařízení se měří provozní teploty v jednotlivých buňkách, což umožnilo stanovit jejich životaschopnost.