Naukowcy skonstruowali termometr, który może powiedzieć różnicę temperatur w żywej komórce

Atom azotu zamiast atomu węgla w krystalicznej strukturze diamentu, sprawia, że ​​w pobliżu położenia - „wirtualne cząsteczka” zdolne do działania jako magazyn informacji.

Badacze niedawno odkryto, że temperatura w różnych komórki biologiczne, mogą różnić się nawet do 0,96 ° C Japońskie naukowcy podano na odkryciu, fluorescencyjne termometr o rozdzielczości przestrzennej wynoszącej 200 nm, a temperatura - w ciągu 0,18-0,58 ° C (parametr zależy od warunków zewnętrznych). Aby wykonać bardziej dokładny pomiar i badanie termodynamicznych procesów zachodzących w żywych komórkach, amerykańscy naukowcy opracowali nową technikę pomiaru temperatury „wewnątrzkomórkowe” o rozdzielczości rzędu kilku setnych stopnia. Rozdzielczość przestrzenna konfiguracja urządzenia jest ograniczona jedynie przez rozmiar sondy.

Kluczem efekt stosowany do pomiaru, to efekt na fluorescencji a wady diamentowych w jej strukturze. Gdy jeden z atomów węgla jest zastąpiony przez atom azotu, z wytworzeniem „rozdzierania” w sąsiedniej stronie siatki - w pozycji otwartej. Wiązania sześć „wiszących” zasadniczo tworzy wirtualne ujemnie naładowane cząsteczki o trzech możliwych stanów spinowych elektronów (+1, -1 i 0) - pozycja otwarta zachowuje się taką cząsteczkę. Promieniowanie lasera sprawia, że ​​wirtualny cząsteczkę do fluorescencji.

W niektórych przypadkach wpływ na podział poziomów energetycznych elektronów krystalicznych wartości pól na tym, że różne kombinacje spinów elektronowych i zmienia się wartość energii dla różnych poziomów energii - i w związku z tym również częstotliwość fluorescencji. Zależność ta fluorescencji z tyłu sprawia, że ​​„azot” wady diamentowych obiecujących kandydatów do roli opiekunów qubitach - jednostki kwantowej informacji. Częstotliwość fluorescencji zależy również od parametrów temperatury i pola magnetycznego, które, w połączeniu ze zdolnością do „czytać” dane z poszczególnych stanowisk możliwe jest stworzenie precyzyjnej przyrządu pomiarowego.

W temperaturze pokojowej, częstotliwości promieniowania zmniejsza się o około 74 kHz, gdy temperatura wzrasta o jeden stopień Kelvina. W temperaturze około 500 K, z tą różnicą, już około -140 kHz / K. Rozdzielczość temperaturowa zależy od czasu potrzebnego do „czytać” dane (w rzeczywistości, czas spójność wirowania, co jest konieczne w celu uniknięcia utraty informacji przechowywanych wakat). Naukowcy w stanie obracać spójności na więcej niż 80 mikrosekund, uzyskując krotne zwiększenie czułości urządzenia, w porównaniu z poprzednimi metodami pomiaru.

Jedną z niezwykłych właściwości nowego czujnika - do jednoczesnego pomiaru nie tylko temperatury, ale także wielkość pola magnetycznego, pola elektrycznego w takich malutkich silników jako żywych komórek lub urządzenia mikrostrumieniowego. Jako urządzenie demonstracyjnego temperatury pracy mierzono w pojedynczych komórek, co pozwoliło na określenie ich żywotności.