利用量子技術創造出的溫度計,能準確測量微觀動物的溫度

2020-09-14 青島中科祥雲大數據

據外媒報導,來自大阪城市大學的一組研究人員通過跟國際合作夥伴合作利用量子技術創造出了一種可靠且精準的、基於顯微鏡的溫度計。這個溫度計非常精確,它可以測量微觀動物的溫度。該技術可以檢測溫度依賴性的量子自旋和螢光納米金剛石。



量子傳感技術利用了極其脆弱的量子系統對周圍環境的敏感性。七年前,研究人員使用了一種類似的技術來量化培養細胞內的溫度。這項新技術可以感知積極參與生物過程的熱量和溫度。

為了打造這種設備,研究小組使用聚合物結構裝飾納米金剛石的表面並將其注射到秀麗隱杆線蟲體內,線蟲是生物學中最流行的模型動物之一。研究人員想要了解蠕蟲的基本健康溫度。在納米金剛石進入生物體內之後其移動得非常快。不過即便如此,量子監控算法仍能跟蹤納米金剛石並穩定地測量溫度。

研究人員通過藥物治療刺激線粒體,他們讓蠕蟲體內發燒,而量子溫度計成功地觀察到了這一溫度的上升。研究人員表示,看到量子技術在活體動物身上很好地工作令人感到興奮。

一位研究人員表示,研究小組從不相信小於一毫米的小蠕蟲會偏離正常溫度繼而發展成發燒。研究人員稱,他們的測試結果是一個重要的裡程碑,它將指導量子傳感跟生物學相關的未來方向。研究人員將在未來繼續完善和改進他們的技術。

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  • 研究人員利用量子技術創建出基於顯微鏡的精準溫度計
    據外媒報導,來自大阪城市大學的一組研究人員通過跟國際合作夥伴合作利用量子技術創造出了一種可靠且精準的、基於顯微鏡的溫度計。這個溫度計非常精確,它可以測量微觀動物的溫度。該技術可以檢測溫度依賴性的量子自旋和螢光納米金剛石。量子傳感技術利用了極其脆弱的量子系統對周圍環境的敏感性。
  • 「量子」溫度計!比外太空低十億倍的溫度都將可測量
    據美國「科學日報」網站8月20日消息稱,愛爾蘭都柏林三一學院(TCD)的物理學家,日前在《物理評論快報》雜誌中提出了一種基於量子糾纏效應的溫度計概念,這種溫度計可以精確測量比外太空低十億倍的溫度。這類超冷溫度產生於原子云(費米氣體),它是科學家為了研究極端量子狀態下的物質行為而創造的。什麼是超冷氣體?項目負責人John Goold教授解釋道:「物理學家分析氣體的標準方法源於統計力學理論。這一理論是在19世紀由麥克斯韋和玻爾茲曼等物理學巨擘發明的。
  • 一種用於測量宇宙中最冷溫度的量子溫度計
    都柏林三一學院的物理學家提出了一種基於量子糾纏的溫度計,該溫度計可以精確測量比外層空間溫度低十億倍的溫度。這些超冷溫度出現在被稱為費米氣體的原子云中,科學家們創造了這種雲來研究物質在極端量子態下的行為。
  • 基於量子效應的溫度計 可測量宇宙中的最低溫
    據美國「科學日報」網站8月20日消息稱,愛爾蘭都柏林三一學院(TCD)的物理學家,日前在《物理評論快報》雜誌中提出了一種基於量子糾纏效應的溫度計概念,這種溫度計可以精確測量比外太空低十億倍的溫度。這類超冷溫度產生於原子云(費米氣體),它是科學家為了研究極端量子狀態下的物質行為而創造的。什麼是超冷氣體?項目負責人John Goold教授解釋道:「物理學家分析氣體的標準方法源於統計力學理論。這一理論是在19世紀由麥克斯韋和玻爾茲曼等物理學巨擘發明的。
  • 光是沒有溫度的,但我們卻能利用光來測量溫度
    酒精或者水銀溫度計就是利用熱脹冷縮的原理製成的,在不同的溫度下,酒精或者水銀的膨脹高度是不一樣的,因此我們就有了定量測定溫度的工具了。不過,早期測量溫度都是利用熱傳遞的方式,溫度計必須與被測物體相接觸。近年來,隨著科學技術的發展,我們已經可以利用熱輻射來測定溫度了。比如,額溫槍就是收集人體發出的紅外輻射來測量體溫。
  • 沒有溫度計,古代人是怎麼準確判斷溫度的?
    氣象學上把表示空氣冷熱程度的物理量稱為空氣溫度,簡稱氣溫。國際上標準氣溫度量單位是攝氏度(℃)。天氣預報中的氣溫,是指在野外空氣流通、不受太陽直射下測得的空氣溫度。溫度是表示物體冷熱程度的物理量,微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量,而用來量度物體溫度數值的標尺叫溫標。
  • 量子溫度計可以測量比宇宙中最冷的地方還要冷十億倍的費米氣體
    溫度計實際上是一種系統,它的物理性質隨溫度的變化而變化,且這種變化可以預測。例如,我們可以通過體溫計中水銀的膨脹來測量我們的體溫。現在,物理學家提出了一種基於量子糾纏的溫度計,這種溫度計可以精確地測量比外太空低十億倍的溫度,它是通過測量與量子氣體糾纏的單個原子的狀態而獲得的。
  • 量子溫度計可以測量比宇宙中最冷的地方還要冷十億倍的費米氣體
    溫度計實際上是一種系統,它的物理性質隨溫度的變化而變化,且這種變化可以預測。例如,我們可以通過體溫計中水銀的膨脹來測量我們的體溫。現在,物理學家提出了一種基於量子糾纏的溫度計,這種溫度計可以精確地測量比外太空低十億倍的溫度,它是通過測量與量子氣體糾纏的單個原子的狀態而獲得的。
  • 納米鑽石量子溫度計感知發燒蠕蟲
    《科學進展》雜誌當地時間9月11日報導,日本大阪城市大學(OCU)領導的國際團隊,展示了一種可靠、精確的「顯微鏡溫度計」。溫度計通過檢測螢光納米金剛石的量子自旋-溫度變化關係,測定了微觀動物的溫度。光學顯微鏡是生物學領域最基本的分析工具之一。在現代實驗室中,作為光學顯微鏡的增強版本,螢光顯微鏡的應用越來越廣泛。
  • 溫度應為標誌為能量子的輻射度
    這樣,由於極限粒子的合成而造成了系統內空間凸顯現象,並使空間得以膨脹而造成分子等粒子運動加快,而空間膨脹是溫度升高的一個主要的現象。由此可見,極限粒子的合成才是造成分子等粒子運動速度加快的主要原因,但極限粒子的合成需要相應的能量子,而能量子的多少和強弱將表現為輻射程度,故溫度大小的根本上是基於能量子的輻射程度。
  • 溫度的微觀本質
    溫度是衡量物質冷熱程度的物理量,在微觀本質上認為代表的是分子、原子的運動的劇烈程度。在熱力學中分子(原子)的運動包括平動、轉動和振動。在固體的摩擦生熱的解釋中,認為固體分子的無規則運動的總動能和分子間相互作用勢能構成了宏觀物體的熱力學能。
  • 既然沒有超長溫度計,科學家如何測量出宇宙深空最高和最低溫度?
    其實科學家們在觀測宇宙和我們物質世界最深層次時,我們真的不能夠用生活中的常識來想像,經過幾百年現代科學的發展,科學家們已經有許多辦法來了解我們宇宙最遠處和微觀世界的最深處了。宇宙中最高溫度和最低溫度都不是直接測量出來的,而是一個理論值。
  • 這是啥溫度計?連蠕蟲發燒燒到多少度都能測得出來
    研究人員開發了一種基於納米金剛石的螢光量子溫度計,並精確測定了微觀動物的溫度。《科學進展》雜誌當地時間9月11日報導,日本大阪城市大學(OCU)領導的國際團隊,展示了一種可靠、精確的「顯微鏡溫度計」。溫度計通過檢測螢光納米金剛石的量子自旋-溫度變化關係,測定了微觀動物的溫度。光學顯微鏡是生物學領域最基本的分析工具之一。在現代實驗室中,作為光學顯微鏡的增強版本,螢光顯微鏡的應用越來越廣泛。
  • 測量宇宙溫度的新方法被發現,人類對神秘宇宙的了解更近一步
    都柏林三一學院的物理學家提出了一種基於量子糾纏的溫度計,該溫度計可以精確測量比外層空間溫度低十億倍的溫度。這些超冷溫度出現在原子云(稱為費米氣體)中,科學家們通過研究這些雲來研究物質在極端量子態下的行為。
  • 量子級溫度測量將重新定義溫度標準
    美國國家標準技術研究所(National Institute of Standards and Technology;NIST)表示,國際單位制(SI)具備量子等級的準確性,是最新的測量指標,將會在2019年前淘汰掉依照牛頓力學所建立的克式、華氏和攝氏溫標。
  • 迄今最靈敏的室溫納米溫度計|NSR
    隨著電子、生物、化學、材料等各個學科走向微觀,這個問題引起了更多人的關注。  現有的納米尺度溫度測量方法包括掃描熱顯微鏡、基於超導量子幹涉儀的納米溫度計、基於染料的螢光溫度計等。然而這些技術受到不同因素的限制,總有不完美之處,例如靈敏度低、接觸誤差、螢光不穩定或要求極低的工作溫度。  金剛石溫度計是一個最近出現的替代方案。
  • 用於嵌入式溫度測量的磁性納米傳感器
    它可以使溫度測量的精確度比最先進的技術提高10倍,精確度在100毫秒內達到25millikelvin。測量可到國際單位制(SI);換句話說,它的讀數可以精確地與開爾文的基本定義相關聯。(開爾文是世界上最基本的溫度單位) 該系統旨在測量200至400開爾文(K), -73至126攝氏度的溫度範圍。有可能實現更大的溫度範圍。
  • 測量一個微觀粒子的狀態,有沒有「100%準確」的測量方法?
    上一篇文章我們通過講解如何測量一個小球的初始位置和狀態,引入了量子力學的開篇文章,其中重點討論了「測量」這個行為本身會對「小球」造成幹擾,從而使我們無法精確的得出小球的初始狀態信息,今天我們就正式進入量子力學篇章,讓你看看微觀世界到底是一個怎樣的世界。
  • 用聲音測量溫度?
    一種新的溫度計通過感知物體發熱時發出的聲音來測量物體的溫度。 一種新的裝置,利用物體聲音來測量它們的溫度。 熱的物體不僅會發光,還會發出柔和的嗡嗡聲。嗡嗡聲是由組成熱物體的粒子的快速抖動產生的。匹茲堡大學的湯姆·珀迪說,如果人類的耳朵足夠敏銳,能夠聽到這種噪音,「它聽起來就像無線電靜電幹擾一樣。」「(一個物體)溫度越高,聲音就越大。」
  • 溫度和溫度計中的物理學原理
    那麼,什麼是溫度?溫度是否可以測量?沒有量熵儀,沒有自由能測量儀,也沒有夸克質量測量儀器等等,但是有溫度計。從計量儀器的角度上,溫度是可以測量的!或者說在物理學的角度上,溫度是可以測量的!另外一方面,測量溫度的時候,測量的實際是水銀柱的長度,輻射通量等,這些都不是溫度本身。在這種意義上,溫度是一個抽象的概念,是不能直接測量的!這裡需要一點哲學思辨。