纳米金刚石传感器在细胞领域中应用

    金刚石中的杂质不仅有颜色，而且可以通过杂质使金刚石成为磁场和温度领域的精确传感器。当杂质遇到氮原子时，金刚石晶体结构就会发生改变，一种称为氮-空位中心就会形成。氮-空位中心里的电子与量子自旋态呈现出了惊人的一致性，而且量子自旋态可以被精确的控制操作。如果纳米金刚石内部电子的连贯性能够维持足够长的时间，这样我们不仅可以实现金刚石成为量子计算机的自旋载体材料之一，而且金刚石也会成为揭示神经细胞秘密信息的完美装置。
    大块金刚石的氮-空位中心可以储存光子，并且携带有量子文件.新技术的发明，使得纳米金刚石结构可以通过进入氮-空位中心，自组形成环形结构量子，称之SP1蛋白质。但问题是以微秒单位计算的时候，纳米金刚石的自旋连贯性很弱。如今剑桥大学研发人员已经找到在精细人造金刚石中保护氮-空位中心旋转的方法，而且旋转一致性的测量也具有很高的分辨率。
    除了以上剑桥大学研究出的方法外，没有其它的方法可以让只有几十纳米原子金刚石传感器精确通过，这是目前所面临的技术挑战。但是或许我们可以建立一个精密的查询装置，一旦有很多这样的传感器，却找不出你所需要的时候，比如提取一个人细胞的重要器官或诸如之类的关键时刻，在成百个亚细胞器官里寻找就变得容易多了。
    由于氮-空位中心会随着温度的变化而发出荧光，使得纳米疗法或者极小（大约两千分之一开氏度）温度变化的测量，甚至是在极小的空间（200纳米范围内）和时间范围的测量都成为可能。研究人员主要是利用扫描共聚焦显微镜的方法测量所发出的荧光。这种显微镜可以迁移除了来自一个单一平面的光之外的所有光线，因为氮-空位中心对磁场和电子比较敏感，研究人员把它们当作是一个DC磁强计进行操作计算。因此，从本质上讲，研究人员可以证明核磁共振的光学检测。
    我们都知道，整个积极代谢细胞内部的温度环境是不一样的，像线粒体和中心粒这样的细胞活动是和局部细胞的热点区密切相关的，甚至神经元都有明显的热剖面峰值，其峰值热量首先被细胞吸收，然后再被释放出来。
    而利用纳米金刚石出现的问题是一旦放到细胞内，就要一直保持原样不动。虽然运用其他方法已经解决了温度测量的困难，比如基因编码热传感器。但是如果这些新纳米金刚石可以附在蛋白质上，像以上提到的SP1一样，那么纳米金刚石作为观察和了解细胞秘密的完美工具就会实现。