Un diminuto diamante, invisible al ojo, reposa sobre un chip y siente el calor como ningún termómetro común. En su interior se esconden dos defectos: lugares donde un átomo de carbono es reemplazado por uno de nitrógeno, y junto a él, un hueco. Estos defectos funcionan como un par de agujas sensibles: bajo la acción de microondas oscilan, y la frecuencia de sus oscilaciones cambia cuando el diamante se calienta o se enfría.
Antes, los termómetros de nanodiamante eran toscos: solo detectaban cambios de décimas de grado, y eso no bastaba para ver el calor de una célula individual. Ahora, los investigadores aplicaron el protocolo de eco térmico: los pulsos de microondas hacen girar los espines de los electrones en los defectos, y la fase acumulada de esa rotación depende de la temperatura. En esencia, el diamante recuerda cuánto se ha calentado y lo comunica con un destello de luz.
Con este termómetro se logró ver lo que antes escapaba: el rayo láser que ilumina la muestra la calienta en 337 milikelvin por cada milivatio de potencia. Y cuando se añadió a agua una solución de FCCP en DMSO, la temperatura saltó un grado y medio y se disipó lentamente en tres minutos, como si se vertiera té caliente en un vaso de agua y se enfriara, pero a escala celular.
Ahora, este diamante puede introducirse en una célula viva y monitorear el calor de sus mitocondrias, esas diminutas centrales energéticas. Esto ayudará a comprobar si realmente están más calientes que el resto del citoplasma o si es un mito. También se puede presionar este termómetro contra un catalizador y saber cuánto calor libera una sola nanopartícula durante una reacción química.
Un termómetro en una mota de polvo de diamante no es solo un instrumento preciso, sino una ventana a un mundo donde la temperatura cambia en millonésimas de grado. Y la primera escena, un diamante sobre un chip, ahora cobra sentido: no solo yace, escucha el calor del universo.
Un nanodiamante con dos centros NV proporciona una sensibilidad un 30% mejor que uno con un solo centro, simplemente porque hay el doble de fotones y la coherencia no se ve afectada.