ساخت دماسنج کوانتومی برای تعیین دمای بدن موجودات میکرسکوپی

تاریخ : ۲۵ شهریور ۱۳۹۹

تعداد بازدید : ۸۹

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری دانشمندانی از ژاپن، موفق به ساخت دماسنج کوانتومی شدند که با استفاده از آن می‌توان دما داخل بدن موجودات میکروسکوپی را اندازه‌گیری کرد. در این دماسنج کوانتومی از نانوالماس استفاده شده است.

یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه اوزاکا، با همکاری محققانی بین‌المللی، دماسنج قابل اعتماد، دقیق و مبتنی بر میکروسکوپ را با استفاده از فناوری کوانتومی ساختند. این دماسنج می‌تواند دمای بدن حیوانات میکروسکوپی را اندازه‌گیری کند. این فناوری خواص وابسته به دمای اسپین‌های کوانتومی را در نانوالماس فلورسانس اندازه‌گیری می‌کند.

 

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Real-time nanodiamond thermometry probing in vivo thermogenic responses در نشریه Science Advances به چاپ رسیده است.

 

میکروسکوپ نوری با استفاده از نور مرئی برای مشاهده مستقیم ساختارهای میکروسکوپی استفاده می‌شود. در آزمایشگاه‌های مدرن، میکروسکوپ فلورسانس که یک نسخه پیشرفته از میکروسکوپ نوری است، با کمک نشانگرهای فلورسنت، می‌تواند نقش مهمتری در مشاهده ذرات کوچک داشته باشد.

 

پیشرفت‌های اخیر در میکروسکوپ فلورسانس امکان تصویربرداری زنده از جزئیات یک ساختار را فراهم می‌کند و از این طریق می‌توان پارامترهای مختلف فیزیولوژی را در یک ساختار مانند pH، انواع گونه‌های اکسیژن و واکنش‌پذیری و همچنین دما را به دست آورد.

 

حسگری کوانتومی فناوری است که از حساسیت نهایی سیستم‌های شکننده کوانتومی برای رصد محیط اطراف استفاده می‌کند. MRI با کنتراست بالا نمونه‌ای از اسپین‌ها کوانتومی فلورسانت الماس است و از پیشرفته‌ترین سیستم‌های کوانتومی محسوب می‌شود که در دنیای واقعی کارکرد دارد. کاربردهای این روش در زیست‌شناسی حرارتی هفت سال پیش برای تعیین کمیت دما در سلول‌های کشت شده معرفی شد. با این حال هنوز در سیستم‌های زیستی پویا که در آن گرما و دما به طور فعال‌تری در فرآیندهای زیستی نقش دارند، استفاده نشده است.

 

یک گروه تحقیقاتی سطح نانوالماس را با ساختارهای پلیمری تزئین کردند و آن را به کرم‌های نماتد C.elegans تزریق کردند که یکی از محبوب‌ترین مدل‌های حیوانی در زیست‌شناسی است. محققان تلاش کردند تا درجه حرارت پایه کرم‌ها را مشخص کنند. پس از ورود نانوالماس به بدن کرم‌ها، آنها به سرعت شروع به حرکت کردند و الگوریتم جدید دماسنج کوانتومی با موفقیت این چرخش را ردیابی کرد و دما به طور پیوسته اندازه‌گیری شد. محققان با تحریک میتوکندری، باعث ایجاد تب در کر‌م‌ها شدند که دماسنج کوانتومی این افزایش دما را نشان داد.

منبع : https://phys.org/news/2020-09-diamonds-temperature-quantum-thermometer-nanodiamonds.html

نظر شما