Injecteer nanodiamantjes in een levende cel, en je kunt heel nauwkeurig de inwendige temperatuur meten. Met dank aan kwantumeffecten, schreven Harvard-onderzoekers onlangs in Nature.

Hun methode berust op defecten in het kristalrooster van zulke diamantjes. Om precies te zijn ‘nitrogen-vacancy centres’: van twee naast elkaar gelegen koolstofkernen is er een vervangen door stikstof en de andere door een gat. In de hier gebruikte diamantjes met een diameter van zo’n 100 nm zitten ongeveer 500 van die gaten.

Al eerder is geprobeerd om zulke defecten te gebruiken als ‘quantum bit’ voor data-opslag. Maar in dit geval is vooral belangrijk dat ze kunnen fluoresceren wanneer je ze belicht met een laser, en dat de intensiteit van die fluorescentie sterk afhankelijk is van de temperatuur.

De Amerikanen hebben het uitgeprobeerd met menselijke fibroblastcellen waar ze een paar van die diamantjes in zetten, in essentie door ze vast te plakken aan een siliciumdraadje en ze zo door de celwand heen te drukken. Elders in de cel brachten ze een nanogoudbolletje in, dat ze vervolgens warm stookten door er met een laserbundel op te schijnen.

Aan de fluorescentie van de nanodiamantjes konden ze inderdaad precies zien hoe de warmte zich verspreidde door de cel, en oversloeg naar aangrenzende cellen. En dat op ongeveer 0,05 K nauwkeurig.

Gezien de gevoeligheid van veel biochemische processen voor de omgevingstemperatuur, zouden deze diamantjes interessante nieuwe inzichten kunnen opleveren. Er is trouwens ook al geopperd om ze in te zetten bij het bestuderen van chemische reacties, speciaal wanneer die plaatshebben op het grensvlak van twee fasen.

bron: Nature