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- 納米金剛石傳感器既可以充當(dāng)熱源，又可以充當(dāng)溫度計(jì)
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2021/1/21
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)院的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用涂有散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)，從而可以計(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殺死細(xì)菌或癌細(xì)胞的治療方法。
即使細(xì)胞是所有活生物體的基本單位，某些物理性質(zhì)仍然難以在體內(nèi)研究。例如，一個(gè)單元的熱導(dǎo)率，以及如果一側(cè)是熱的而另一側(cè)是冷的，熱量可以流過一個(gè)物體的速率，仍然是未知的。我們的知識(shí)差距對(duì)于諸如開發(fā)針對(duì)癌細(xì)胞的熱療法等應(yīng)用以及回答有關(guān)細(xì)胞操作的基本問題至關(guān)重要。
現(xiàn)在，該小組已開發(fā)出一種技術(shù)，可以判斷里面生活的導(dǎo)熱性細(xì)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(dāng)被激光照射時(shí)，它們既發(fā)出熒光又發(fā)出熱量。實(shí)驗(yàn)表明，這種顆粒無毒，可用于活細(xì)胞。當(dāng)進(jìn)入液體或細(xì)胞時(shí)，熱量會(huì)升高納米金剛石的溫度。在具有高導(dǎo)熱率的介質(zhì)中，納米金剛石不會(huì)很快變熱，因?yàn)闊崃垦杆偕⑹�，但是在低�?dǎo)熱率的環(huán)境中，納米金剛石變得更熱。至關(guān)重要的是，發(fā)出的光的屬性取決于溫度，因此研究團(tuán)隊(duì)可以計(jì)算從傳感器到周圍環(huán)境的熱流率。
（a）在空氣，水，油和室內(nèi)的混合傳感器中觀察到溫度升高。這些結(jié)果與熱導(dǎo)率較小的溶劑中溫度升高的想法一致。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。
具有良好的空間分辨率可以在單元內(nèi)部的不同位置進(jìn)行測量�！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，用混合納米傳感器測量的細(xì)胞中的熱擴(kuò)散速率要比純水中慢幾倍，這是一個(gè)令人著迷的結(jié)果，仍然需要全面的理論解釋，并取決于位置�！辟Y深作者塔拉斯（Taras）普拉霍特尼克說。
高級(jí)作者M(jìn)adoka Suzuki說：“除了改進(jìn)以熱為基礎(chǔ)的癌癥治療方法，我們認(rèn)為這項(xiàng)工作的潛在應(yīng)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(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”在《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表。
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