Закрити

Квантовий термометр

Точкова інформація про температуру в субмікронних масштабі дозволить вченим наблизитися до глибшого розуміння клітинної та молекулярної активностей. Ці дані можуть використовуватися для створення тепловізійних карт внутрішніх органів, зокрема, субтканевих структур головного мозку. Однак для здійснення подібних вимірів потрібно зменшити біосумісні термометри до субмікрометрового масштабу, що на ділі виявилося вельми нетривіальним завданням.

Але в 2020 році групі вчених  вдалося вирішити цю проблему. Вони створили квантовий наноалмазний (ND) термометр і продемонстрували його роботу в природних умовах, вимірявши температуру всередині тіла  (нематод) виду Caenorhabditis elegans. В рамках експерименту вченим вдалося визначити локальне підвищення температури в певних ділянках тіла черв'яків, в які попередньо були введені речовини, що збільшують мітохондріальну активність окремих клітин і, як наслідок, їх температуру. Довжина використаної вченими нематоди склала 1 мм, ширина - 70 мкм, а точність вимірювання температури склала ± 0.22 ° C. У вересні поточного року ця робота була опублікована в науковому виданні Science Advances.

Потрібно розуміти, що в даний час «нанометровий термометр» являє собою конфокальний флуоресцентний мікроскоп цілком звичних розмірів, забезпечений установкою для мікрохвильового опромінення досліджуваних зразків. Визначення температури здійснюється за рахунок оцінки сенсором зсуву частоти оптично виявленого магнітного резонансу (ODMR) дефектних центрів  (NV) в кристалічних решітках алмазів, який безпосередньо пов'язаний з їх тепловим розширенням.

Безумовно, технологія далека від ідеального втілення, і поки існує безліч не до кінця вирішених проблем. Наприклад, мікроскопічні алмазні частинки, будучи запровадженими в тіло хробака, рухаються набагато швидше, ніж в культивованих лабораторно клітинах, що вимагає використання високоточних алгоритмів швидкого відстеження нанометрових часток. Крім того, саме переміщення мікроалмази істотно впливає на процеси вимірювання температури і, швидше за все, вносить певні спотворення. У цьому експерименті ці проблеми були подолані за допомогою підгонки пристрою нанотермометра під особливості конкретного організму. 

 

Квантовий термометр

 









Наверх

Copyright © 2014-2020  Івано-Франківськ Smart City