大阪市立大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)與其他國(guó)際伙伴合作，證明了一種可靠的，精確的，基于顯微鏡的溫度計(jì)，該溫度計(jì)使用量子技術(shù)來(lái)測(cè)量顯微鏡下動(dòng)物的溫度。該技術(shù)檢測(cè)熒光納米金剛石中量子自旋的溫度依賴(lài)性。

該研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。

光學(xué)顯微鏡是生物學(xué)分析中最基本的工具之一，它使用可見(jiàn)光直接觀察微觀結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室中，熒光顯微鏡是使用熒光生物標(biāo)記物的光學(xué)顯微鏡的增強(qiáng)版本，現(xiàn)在更加普及。熒光顯微術(shù)的最新進(jìn)展已經(jīng)允許對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)成像，并由此獲得了這些結(jié)構(gòu)中的各種生理參數(shù)，例如pH，活性氧種類(lèi)和溫度。

量子感測(cè)是一種利用脆弱的量子系統(tǒng)對(duì)周?chē)h(huán)境的最終敏感性的技術(shù)。高對(duì)比度MRI是熒光鉆石中量子自旋的例子，并且是在實(shí)際應(yīng)用中處于最前沿的一些最先進(jìn)的量子系統(tǒng)。該技術(shù)在七年前就被引入熱生物學(xué)領(lǐng)域，以量化培養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)的溫度。但是，它們尚未應(yīng)用于熱和溫度更積極地參與生物過(guò)程的動(dòng)態(tài)生物系統(tǒng)。

該研究小組飾以聚合物結(jié)構(gòu)的納米金剛石的表面，并將其注入線蟲(chóng)線蟲(chóng)蠕蟲(chóng)，在生物學(xué)中最流行的模型動(dòng)物之一。研究人員試圖了解蠕蟲(chóng)的基本健康溫度。一旦進(jìn)入內(nèi)部，納米金剛石就可以快速移動(dòng)，但是該團(tuán)隊(duì)的新型量子測(cè)溫算法成功地跟蹤了它們并穩(wěn)定地測(cè)量了溫度。研究人員通過(guò)藥理學(xué)刺激線粒體，在線蟲(chóng)體內(nèi)引起發(fā)燒。該小組的量子溫度計(jì)成功地觀察到了蠕蟲(chóng)的溫度升高。

量子技術(shù)的講師藤原正澄說(shuō)：“看到量子技術(shù)在活體動(dòng)物中如此出色的表現(xiàn)真是令人著迷，而且我從來(lái)沒(méi)有想到小于1毫米大小的小蠕蟲(chóng)的溫度會(huì)偏離正常值并發(fā)展為發(fā)燒。”大阪市立大學(xué)科學(xué)系。“我們的研究結(jié)果是一個(gè)重要的里程碑，它將指導(dǎo)量子傳感的未來(lái)方向，因?yàn)樗砻髁肆孔觽鞲袑?duì)生物學(xué)的貢獻(xiàn)，”