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郑州华晶金刚石股份有限公司

纳米钻石量子温度计感知发烧蠕虫

关键词 纳米金刚石|2020-09-16 11:11:26|来源 中国超硬材料网
摘要 研究人员通过追踪嵌入的纳米金刚石,测定线虫其体温。日本大阪城市大学的一个团队与其他国际伙伴合作,展示了一种可靠、精确、基于显微镜的温度计,它使用量子技术测量微观动物的温度。该技术检...

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研究人员通过追踪嵌入的纳米金刚石,测定线虫其体温。

日本大阪城市大学的一个团队与其他国际伙伴合作,展示了一种可靠、精确、基于显微镜的温度计,它使用量子技术测量微观动物的温度。该技术检测荧光纳米金刚石中量子自旋的温度变化关系。

这项研究发表在《科学进展》杂志上。

光学显微镜是生物学中最基本的分析工具之一,利用可见光直接观察微观结构。在现代实验室中,一种使用荧光生物标记物的光学显微术的增强版本,现在荧光显微术更为广泛。荧光显微镜的最新进展使我们能够对结构的细节进行实时成像,并通过这一技术获得这些结构的各种生理参数,如pH值、活性氧物种和温度。

量子传感是一种利用脆弱量子系统对周围环境的最终灵敏度的技术。高对比度核磁共振成像是荧光钻石中的量子自旋的例子,也是在现实世界应用前沿工作的一些最先进的量子系统。这项技术在热生物学上的应用是在七年前引入的,用于量化培养细胞内的温度。然而,他们还没有被应用到动态生物系统,其中热和温度更积极参与生物过程。

研究人员用聚合物修饰了纳米金刚石的表面,然后将其注入秀丽隐杆线虫体内。纳米金刚石一旦进入线虫体内,便能快速移动。即便如此,研究人员仍借助新型量子测温算法成功追踪了它们,并进行稳定的持续性测温(基本健康温度)。接着,研究人员以药物刺激线虫的线粒体,诱导它们“发烧”——量子温度计也成功地反馈了线虫体温的升高。

大阪城市大学科学系讲师藤原正美(Masazumi Fujiwara)说:“将量子技术应用于活体动物,这非常有趣。我从未想过,这种不足1毫米长的小虫子竟然会发烧!我们的研究成果为量子传感技术的未来发展指明了方向。”


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