- 納米金剛石傳感器既可以充當熱源，又可以充當溫度計
- 來源：賽斯維傳感器網 發(fā)表于 2021/1/21
來自大阪大學，昆士蘭大學和新加坡國立大學工程學院的科學家團隊使用涂有散熱聚合物的微小納米金剛石來探測細胞的熱特性。當用激光照射時，傳感器既充當加熱器又充當溫度計，從而可以計算電池內部的熱導率。這項工作可能會導致一套新的基于熱的殺死細菌或癌細胞的治療方法。
即使細胞是所有活生物體的基本單位，某些物理性質仍然難以在體內研究。例如，一個單元的熱導率，以及如果一側是熱的而另一側是冷的，熱量可以流過一個物體的速率，仍然是未知的。我們的知識差距對于諸如開發(fā)針對癌細胞的熱療法等應用以及回答有關細胞操作的基本問題至關重要。
現(xiàn)在，該小組已開發(fā)出一種技術，可以判斷里面生活的導熱性細胞與空間分辨率約200 nm 他們創(chuàng)造了涂有聚合物（聚多巴胺）的微小鉆石，當被激光照射時，它們既發(fā)出熒光又發(fā)出熱量。實驗表明，這種顆粒無毒，可用于活細胞。當進入液體或細胞時，熱量會升高納米金剛石的溫度。在具有高導熱率的介質中，納米金剛石不會很快變熱，因為熱量迅速散失，但是在低導熱率的環(huán)境中，納米金剛石變得更熱。至關重要的是，發(fā)出的光的屬性取決于溫度，因此研究團隊可以計算從傳感器到周圍環(huán)境的熱流率。
（a）在空氣，水，油和室內的混合傳感器中觀察到溫度升高。這些結果與熱導率較小的溶劑中溫度升高的想法一致�？諝�，水和油的熱導率的文獻值分別為0.026、0.61和0.135 W / m *K。（b）內部裝有混合傳感器的HeLa細胞的明場顯微圖像。
具有良好的空間分辨率可以在單元內部的不同位置進行測量。“我們發(fā)現(xiàn)，用混合納米傳感器測量的細胞中的熱擴散速率要比純水中慢幾倍，這是一個令人著迷的結果，仍然需要全面的理論解釋，并取決于位置。”資深作者塔拉斯（Taras）普拉霍特尼克說。
高級作者Madoka Suzuki說：“除了改進以熱為基礎的癌癥治療方法，我們認為這項工作的潛在應用將使人們更好地理解肥胖等代謝性疾病。” 該工具還可用于基礎細胞研究，例如實時監(jiān)測生化反應。
文章“使用加熱器溫度計混合金剛石納米傳感器原位測量細胞內熱導率”在《科學進展》上發(fā)表。
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