Descrizione del progetto
L’importanza fondamentale della mappatura 3D per comprendere il nanomondo
I dispositivi su scala nanometrica in grado di misurare le variazioni di temperatura a livello molecolare sono preziosi sia nella scienza fondamentale che nelle scienze applicate. Ad esempio, possono misurare rapidamente il surriscaldamento della micromacchina o la temperatura all’interno di una cella. Sebbene siano molto promettenti per tantissime applicazioni, la loro risoluzione 2D costituisce un fattore limitante rispetto a un loro utilizzo più diffuso. Il progetto ThermoRise, finanziato dall’UE, fornirà una soluzione a questo ostacolo sviluppando nanosonde locali con proprietà magnetiche personalizzate che registreranno informazioni critiche sulla temperatura locale in 3D. In particolare, le nanosonde registreranno le informazioni più rilevanti sulla temperatura anziché leggerne il valore attuale. I risultati del progetto amplieranno la gamma di applicazioni dei nanotermometri, consentendo la misurazione della temperatura in ambienti confinati e in mezzi non trasparenti.
Obiettivo
The last decades witnessed a quest for devices responding to temperature at a distance with unprecedented space resolution, approaching the nanoscale. Such devices are valuable in both fundamental and applied science, from overheat in micromachines to hyperthermia applied to cells. Despite great advances, the response is still collected in 2D. In real systems, heat flows in 3 dimensions such that 2D nanothermometers give just a plane view of a 3D reality. The restriction to 2D emerges because space resolution is bound to time and temperature resolutions, leading to a trilemma: scanning into the 3rd dimension is time consuming and cannot be achieve without losing temperature and time resolutions. While incremental improvements have been achieved in recent years, adding the 3rd dimension to nanothermometry is crucial for further impact and requires an innovative approach. Herein, I propose the development of nano local probes with tailored magnetic properties recording critical information about local temperature in 3D. These thermometric local probes avoid the resolution trilemma by recording the most relevant temperature information instead of reading the present temperature value. In many applications, including cellular hyperthermia, most part of the current temperature reading is of minor relevance and can be dropped. The key temperature information includes the maximum temperature achieved, the surpass of a given temperature threshold, and the time elapsed after this surpass. Once recorded, this key information can be read in 3D by standard devices (such as confocal microscopes and magnetic resonance imaging scanners) without time constrains and thus keeping a high space and temperature resolution. Moreover, the reading step can be performed in-situ and/or ex-situ, decoupling probes and reading devices if needed. This widens the range of applications of nanothermometers, allowing detection in confined environments and in non-transparent media.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
3810-193 Aveiro
Portogallo