使用纳米金刚石的量子温度计感测细小的线虫

大阪市立大学的一个团队与其他国际伙伴合作，证明了一种可靠的，精确的，基于显微镜的温度计，该温度计使用量子技术来测量显微镜下动物的温度。该技术检测荧光纳米金刚石中量子自旋的温度依赖性。

该研究发表在《科学进展》上。

光学显微镜是生物学分析中最基本的工具之一，它使用可见光直接观察微观结构。在现代实验室中，荧光显微镜是使用荧光生物标记物的光学显微镜的增强版本，现在更加普及。荧光显微术的最新进展已经允许对结构细节进行实时成像，并由此获得了这些结构中的各种生理参数，例如pH，活性氧种类和温度。

量子感测是一种利用脆弱的量子系统对周围环境的最终敏感性的技术。高对比度MRI是荧光钻石中量子自旋的例子，并且是在实际应用中处于最前沿的一些最先进的量子系统。该技术在七年前就被引入热生物学领域，以量化培养细胞内的温度。但是，它们尚未应用于热和温度更积极地参与生物过程的动态生物系统。

该研究小组饰以聚合物结构的纳米金刚石的表面，并将其注入线虫线虫蠕虫，在生物学中最流行的模型动物之一。研究人员试图了解蠕虫的基本健康温度。一旦进入内部，纳米金刚石就可以快速移动，但是该团队的新型量子测温算法成功地跟踪了它们并稳定地测量了温度。研究人员通过药理学刺激线粒体，在线虫体内引起发烧。该小组的量子温度计成功地观察到了蠕虫的温度升高。

量子技术的讲师藤原正澄说：“看到量子技术在活体动物中如此出色的表现真是令人着迷，而且我从来没有想到小于1毫米大小的小蠕虫的温度会偏离正常值并发展为发烧。”大阪市立大学科学系。“我们的研究结果是一个重要的里程碑，它将指导量子传感的未来方向，因为它表明了量子传感对生物学的贡献，”