Наноградусник

Для багатьох явищ і процесів у навколишньому світі і в нас самих найважливішим чинником є величина і розподіл температури. Наприклад, локальні зміни температури землі можуть призводити до штормів, повеней, посухи та інших лих, а відхилення температури людського тіла від норми лише на частки відсотка (за абсолютною шкалою) сигналізує про хворобу. Температура визначає кінетику хімічних реакцій і рівноважний стан їх продуктів. Для вимірювання температури що тільки не використовують: від супутників до ІЧ-камер і звичайних термометрів – в залежності від природи і масштабу об’єкта. А можна виміряти розподіл температури з нанометровим дозволом?

В роботі [1] (США, Китай) для цієї мети використані нанокристали алмазу, що містять дефекти азот-вакансія (NV-центри).

Рис. 1. Спрощена діаграма енергетичних рівнів NV-центру.
У відсутність магнітного поля триплетное основний стан
розщеплюється на величину D, що залежить від температури
(d – відбудова СВЧ-імпульсу від резонансу).

Рис. 2. Вимірювання температури живої клітини при нагріванні впровадженої в неї наночастинки Au лазерним випромінюванням.

Розщеплення D спінових рівнів NV-центру (рис. 1) залежить від температури. Збуджуючи електрони СВЧ-імпульсами і вивчаючи подальшу флюоресценцію, вдається зареєструвати найменші зміни D, а значить – і температури (до 1.8 мК). За допомогою такого “наноградусника” автори [1] стежили за зміною локальної температури живої клітини при її нагріванні (рис. 2). Якщо вдасться підвищити тимчасовий дозвіл методу (зараз – десятки секунд), то його можна буде використовувати для вивчення нестаціонарних субклітинних процесів, що грають важливу роль в біологічних і медичних програмах.

1. G. Kuesko et al., Nature 500, 54 (2013).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *