محققان ژاپنی از طریق یک تکنیک انفجاری کوچک‌ترین نانوالماس‌ها را تا به امروز تولید کرده‌اند که می‌توانند تفاوت‌های دمایی میکروسکوپی را در محیط اطراف خود بررسی کنند. با یک انفجار با دقت کنترل شده و به دنبال آن یک فرآیند تصفیه چند مرحله ای، نوریکازو میزوچی و تیمی در دانشگاه کیوتو، نانوالماس های نورافشانی را حدود 10 برابر کوچکتر از نمونه های تولید شده با تکنیک های موجود ساختند. این نوآوری می تواند به طور قابل توجهی توانایی محققان را برای مطالعه تفاوت های دمایی کوچک موجود در سلول های زنده بهبود بخشد.
اخیراً، مراکز خالی سیلیکونی (SiV) در الماس به عنوان ابزاری امیدوارکننده برای اندازه‌گیری تغییرات دما در مناطق نانومقیاس ظاهر شده‌اند. این نقص ها زمانی ایجاد می شوند که دو اتم کربن همسایه در شبکه مولکولی الماس با یک اتم سیلیکون واحد جایگزین شوند. وقتی با لیزر تابش می‌شود، این اتم‌ها در محدوده باریکی از طول‌موج‌های مرئی یا نزدیک به فروسرخ فلورسانس می‌کنند – که قله‌های آنها به صورت خطی با دمای محیط اطراف الماس تغییر می‌کنند.
این طول موج ها به ویژه برای تحقیقات بیولوژیکی مفید هستند زیرا هیچ تهدیدی برای ساختارهای زنده ظریف ایجاد نمی کنند. این بدان معناست که وقتی نانوالماس‌های حاوی مراکز SiV به سلول‌ها تزریق می‌شوند، می‌توانند تغییرات دمایی میکروسکوپی فضای داخلی آنها را با دقت زیر کلوین بررسی کنند و به زیست‌شناسان اجازه می‌دهد تا واکنش‌های بیوشیمیایی را که در داخل رخ می‌دهند از نزدیک بررسی کنند.
تاکنون نانوالماس‌های SiV عمدتاً از طریق تکنیک‌هایی از جمله رسوب شیمیایی بخار و قرار دادن کربن جامد در دماها و فشارهای شدید تولید شده‌اند. با این حال، در حال حاضر، این روش‌ها تنها می‌توانند نانوالماس‌هایی تا اندازه‌های تقریباً 200 نانومتر بسازند - هنوز به اندازه‌ای بزرگ هستند که به ساختارهای سلولی ظریف آسیب بزنند.
در مطالعه خود، Mizuochi و تیم یک رویکرد جایگزین ایجاد کردند، جایی که ابتدا سیلیکون را با یک ترکیب دقیق انتخاب شده از مواد منفجره مخلوط کردند. پس از انفجار مخلوط در یک CO2 اتمسفر، سپس محصولات انفجار را در یک فرآیند چند مرحله ای، که شامل: حذف هر گونه دوده و ناخالصی های فلزی با اسید مخلوط شده، درمان کردند. رقیق کردن و شستشوی محصولات با آب دیونیزه؛ و پوشش نانوالماس باقیمانده با یک پلیمر زیست سازگار.
در نهایت، محققان از یک سانتریفیوژ برای فیلتر کردن نانوالماس های بزرگتر استفاده کردند. نتیجه نهایی، دسته‌ای از نانوالماس‌های کروی و یکنواخت SiV با اندازه متوسط تقریباً 20 نانومتر بود: کوچک‌ترین نانوالماس‌هایی که تا کنون برای نشان دادن دماسنجی با استفاده از نقص‌های شبکه فوتولومانس استفاده شده‌اند. از طریق یک سری آزمایش، میزوچی و همکارانش تغییرات خطی واضحی را در طیف نوری نوری نانوالماس‌هایشان مشاهده کردند، در دمایی بین 22 تا 45 درجه سانتی‌گراد - که شامل تغییرات موجود در اکثر سیستم‌های زنده است.
نانوالماس ها هدایت حرارتی سلول های زنده را اندازه گیری می کنند
موفقیت این رویکرد اکنون دری را برای دماسنجی بسیار دقیق تر و غیر تهاجمی از داخل سلولی باز می کند. در مرحله بعد، این تیم قصد دارد تعداد مراکز SiV را در هر نانوالماس بهینه کند و آنها را نسبت به محیط های حرارتی خود حساس تر کند. با این پیشرفت‌ها، محققان امیدوارند که بتوان از این ساختارها برای مطالعه اندامک‌ها استفاده کرد: زیرواحدهای کوچکتر و ظریف‌تر سلول‌ها، که برای عملکرد همه موجودات زنده حیاتی هستند.
محققان یافته های خود را در کربن.
