L'image montre une représentation artistique d'une nouvelle technique de contrôle de la température à l'échelle nanométrique à l'intérieur d'une cellule vivante à l'aide de techniques d'optique quantique. L'image représente un rendu d'une cellule contenant des nanodiamants et des nanoparticules d'or. Une nanoparticule d'or est chauffée par un faisceau laser externe et des nanodiamants sont utilisés pour sonder la température locale. Crédit :Georg Kucsko
(Phys.org) — Des chercheurs travaillant dans un laboratoire de l'Université Harvard ont mis au point une technique qui permet de prendre la température de cellules vivantes individuelles. Dans leur article publié dans la revue La nature , l'équipe décrit leur technique et à quel point les mesures de température prises avec elle peuvent être précises.
Le nouveau thermomètre développé par l'équipe fait suite aux travaux d'autres chercheurs qui ont découvert que les impuretés d'un seul atome dans les cristaux de diamant (qui sont généralement remplacées par un atome d'azote et une lacune) peuvent être ultrasensibles aux changements de température - de telles fluctuations peuvent être considérées comme un obstacle lors de la tentative d'utiliser un tel matériel pour contenir des bits quantiques, mais dans le monde biologique, ils peuvent être utilisés pour mesurer très précisément la température.
Dans leurs recherches, l'équipe de Harvard a injecté un seul nanodiamant (un diamant de seulement 100 nm) dans une cellule humaine. Une fois en place, un laser vert a été braqué sur le nanodiamant. Parce qu'il a modifié l'état de spin d'un électron dans l'impureté, la lumière qui a été émise a été changée en rouge. Le degré auquel il a été modifié a ensuite été utilisé pour calculer la température de l'intérieur de la cellule. Suite à cette expérience, l'équipe a injecté deux nanodiamants dans une seule cellule, puis focalisé sur eux deux lasers verts séparés, puis mesuré la lumière rouge qui a été émise. Cela leur a permis de mesurer la différence de température entre deux emplacements dans la même cellule. Prochain, l'équipe a injecté un nanodiamant et une particule d'or dans la cellule. Une fois en place, un laser vert a été projeté sur le nanodiamant tandis qu'un autre laser a été projeté sur la particule d'or, la faisant chauffer. Cette chaleur a été transférée au reste de la cellule et a ensuite été mesurée par le nanodiamant.
En utilisant cette technique, les chercheurs déclarent être en mesure de mesurer des fluctuations de température aussi petites que 0,05 Kelvin. Un thermomètre avec une telle précision pourrait être utilisé à la fois à des fins de recherche et dans des applications pratiques telles que l'aide à distinguer (ou à tuer) les cellules cancéreuses individuelles à l'intérieur du corps.
© 2013 Phys.org
