（a） 涂有氣相聚合物的納米金剛石量子傳感器的結構圖示，以及它如何作為混合納米加熱器/溫度計工作。（b） 混合傳感器的電子顯微鏡圖像。（c） 用于測量納米熱導率的混合傳感器的工作原理。在具有高導熱性的介質中，金剛石傳感器的溫度升高適中，因為熱量很容易擴散出去。相反，在低導熱介質中，溫升明顯更大。細胞內(nèi)熱導率可以通過測量細胞中混合傳感器的溫度變化來確定。學分：大阪大學

來自大阪大學，昆士蘭大學和新加坡國立大學工程學院的一組科學家使用涂有放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，可以計算電池內(nèi)部的熱導率。這項工作可能會導致一套新的基于熱的治療方法來殺死細菌或癌細胞。

盡管細胞是所有生物體的基本單位，但一些物理性質仍然難以在體內(nèi)研究。例如，細胞的導熱率，以及如果一側是熱的而另一側是冷的，熱量可以流過物體的速率仍然是神秘的。我們知識上的這種差距對于開發(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非常重要。

現(xiàn)在，該團隊開發(fā)了一種技術，可以確定活細胞內(nèi)部的熱導率，空間分辨率約為200納米。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，它會發(fā)出熒光和熱量。實驗表明，這種顆粒是無毒的，可用于活細胞。當在液體或細胞內(nèi)部時，熱量會提高納米金剛石的溫度。在具有高導熱性的介質中，納米金剛石不會變得很熱，因為熱量會迅速逸出，但在低導熱性的環(huán)境中，納米金剛石變得更熱。至關重要的是，發(fā)射光的特性取決于溫度，因此研究小組可以計算從傳感器到周圍環(huán)境的熱流速率。

（a） 在空氣、水、油和電池內(nèi)部使用混合傳感器觀察到的溫度升高。這些結果與導熱系數(shù)較小的溶劑中溫度升高的觀點一致�？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(nèi)部裝有混合傳感器的HeLa細胞的明場顯微圖像。學分：大阪大學
具有良好的空間分辨率，可以在細胞內(nèi)的不同位置進行測量�！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，通過混合納米傳感器測量的細胞中的熱擴散速率比純水慢幾倍，這是一個迷人的結果，仍在等待完全的理論解釋，并且取決于位置，”作者Taras Plakhotnik說。

“除了改善基于熱的癌癥治療外，我們認為這項工作的潛在應用將導致更好地了解代謝紊亂，如肥胖，”作者Madoka Suzuki說。該工具也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(nèi)熱導率”發(fā)表在《科學進展》上。