Un décalage linéaire vers le rouge est observé avec l'augmentation de la température dans les nanodiamants détonés avec des centres de couleur. Crédit :KyotoU/Norikazu Mizuochi
Le répertoire d'applications des nanodiamants s'élargit constamment, allant des revêtements ultrafins à l'administration précise de médicaments.
Aujourd'hui, l'Université de Kyoto et Daicel Corporation ont développé des nanodiamants pour détecter les températures à l'échelle nanométrique à l'intérieur des cellules et des organites.
"Les fonctions et les activités des cellules vivantes seront étroitement liées à la distribution non uniforme de la température et aux changements de température localisés au sein de ces biosystèmes", note l'auteur Norikazu Mizuochi.
Les nanodiamants avec des centres de couleur à lacunes de silicium, ou centres SiV, sont d'une nouvelle génération qui peut détecter les changements de température à l'intérieur des cellules en mesurant la luminescence.
"La longueur d'onde maximale du spectre de luminescence se déplace de manière linéaire, ce qui est principalement cohérent avec le comportement spectral des SiV dans les diamants en vrac et nous montre l'avenir possible de la thermométrie à l'échelle nanométrique tout optique", déclare l'auteur.
Alternativement, les nanodiamants contenant des centres de couleur, en particulier les centres de lacune d'azote, démontrent une sensibilité à haute température lors de l'utilisation de la lumière laser et de l'irradiation par micro-ondes, et sont avantageux dans les applications biologiques pour leur faible cytotoxicité et leur luminescence stable.
En règle générale, les nanoparticules mesurables en température sont supérieures à 100 nm - relativement massives à l'échelle nanométrique - endommageant potentiellement les cellules. L'équipe de Mizuochi a cependant réussi à créer la plus petite thermométrie nanodiamant avec une taille moyenne de 20 nm, y compris d'autres centres de couleur tels que les centres NV. Cette nanoparticule permet une entrée plus fluide dans les organites ainsi qu'une détection de la température avec une précision inférieure au kelvin.
"Pour étudier la réponse en température de nos nanodiamants contenant du SiV, ou SiV-DND, à revêtement polymère et de taille sélectionnée, nous avons utilisé un microscope à température contrôlée pour mesurer le spectre de luminescence d'un réseau de SiV-DND", ajoute Mizuochi.
La combinaison de cette technologie avec l'imagerie multicolore et l'amélioration de la détection de la température en optimisant le nombre de centres SiV par particule font partie de la prochaine étape du développement par l'équipe de recherche de nanodiamants de haute précision.
La recherche a été publiée dans Carbon . Nouvelle façon d'extraire la température de la lumière émise par un défaut de diamant
