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- 納米金剛石傳感器既可以用作熱源，也可以用作溫度計(jì)
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2023/1/31
（a） 涂有氣相聚合物的納米金剛石量子傳感器的結(jié)構(gòu)圖示，以及它如何作為混合納米加熱器/溫度計(jì)工作。（b） 混合傳感器的電子顯微鏡圖像。（c） 用于測量納米熱導(dǎo)率的混合傳感器的工作原理。在具有高導(dǎo)熱性的介質(zhì)中，金剛石傳感器的溫度升高適中，因?yàn)闊崃亢苋菀讛U(kuò)散出去。相反，在低導(dǎo)熱介質(zhì)中，溫升明顯更大。細(xì)胞內(nèi)熱導(dǎo)率可以通過測量細(xì)胞中混合傳感器的溫度變化來確定。學(xué)分：大阪大學(xué)
來自大阪大學(xué)，昆士蘭大學(xué)和新加坡國立大學(xué)工程學(xué)院的一組科學(xué)家使用涂有放熱聚合物的微小納米金剛石來探測細(xì)胞的熱特性。當(dāng)用激光照射時(shí)，傳感器既充當(dāng)加熱器又充當(dāng)溫度計(jì)，可以計(jì)算電池內(nèi)部的熱導(dǎo)率。這項(xiàng)工作可能會(huì)導(dǎo)致一套新的基于熱的治療方法來殺死細(xì)菌或癌細(xì)胞。
盡管細(xì)胞是所有生物體的基本單位，但一些物理性質(zhì)仍然難以在體內(nèi)研究。例如，細(xì)胞的導(dǎo)熱率，以及如果一側(cè)是熱的而另一側(cè)是冷的，熱量可以流過物體的速率仍然是神秘的。我們知識(shí)上的這種差距對于開發(fā)針對癌細(xì)胞的熱療法等應(yīng)用以及回答有關(guān)細(xì)胞操作的基本問題非常重要。
現(xiàn)在，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種技術(shù)，可以確定活細(xì)胞內(nèi)部的熱導(dǎo)率，空間分辨率約為200納米。他們創(chuàng)造了涂有聚合物聚多巴胺的微小鉆石，當(dāng)被激光照射時(shí)，它會(huì)發(fā)出熒光和熱量。實(shí)驗(yàn)表明，這種顆粒是無毒的，可用于活細(xì)胞。當(dāng)在液體或細(xì)胞內(nèi)部時(shí)，熱量會(huì)提高納米金剛石的溫度。在具有高導(dǎo)熱性的介質(zhì)中，納米金剛石不會(huì)變得很熱，因?yàn)闊崃繒?huì)迅速逸出，但在低導(dǎo)熱性的環(huán)境中，納米金剛石變得更熱。至關(guān)重要的是，發(fā)射光的特性取決于溫度，因此研究小組可以計(jì)算從傳感器到周圍環(huán)境的熱流速率。
（a） 在空氣、水、油和電池內(nèi)部使用混合傳感器觀察到的溫度升高。這些結(jié)果與導(dǎo)熱系數(shù)較小的溶劑中溫度升高的觀點(diǎn)一致。空氣、水和油的熱導(dǎo)率的文獻(xiàn)值分別為 0.026、0.61 和 0.135 W/m* K。（b） 內(nèi)部裝有混合傳感器的HeLa細(xì)胞的明場顯微圖像。學(xué)分：大阪大學(xué)
具有良好的空間分辨率，可以在細(xì)胞內(nèi)的不同位置進(jìn)行測量。“我們發(fā)現(xiàn)，通過混合納米傳感器測量的細(xì)胞中的熱擴(kuò)散速率比純水慢幾倍，這是一個(gè)迷人的結(jié)果，仍在等待完全的理論解釋，并且取決于位置，”作者Taras Plakhotnik說。
“除了改善基于熱的癌癥治療外，我們認(rèn)為這項(xiàng)工作的潛在應(yīng)用將導(dǎo)致更好地了解代謝紊亂，如肥胖，”作者M(jìn)adoka Suzuki說。該工具也可用于基礎(chǔ)細(xì)胞研究，例如實(shí)時(shí)監(jiān)測生化反應(yīng)。
文章“使用加熱器溫度計(jì)混合金剛石納米傳感器原位測量細(xì)胞內(nèi)熱導(dǎo)率”發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。
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