Un diamant minuscule, invisible à l'œil nu, repose sur une puce et ressent la chaleur comme aucun thermomètre ordinaire ne le peut. À l'intérieur se cachent deux défauts, des endroits où un atome de carbone est remplacé par un atome d'azote, avec une lacune à côté. Ces défauts fonctionnent comme une paire d'aiguilles sensibles : sous l'effet des micro-ondes, ils oscillent, et la fréquence de leurs oscillations change lorsque le diamant chauffe ou refroidit.

Auparavant, les thermomètres à nanodiamant étaient grossiers : ils ne détectaient que des variations de l'ordre du dixième de degré, ce qui ne suffisait pas pour observer la chaleur d'une cellule individuelle. Désormais, les chercheurs ont appliqué un protocole d'écho thermique : des impulsions micro-ondes font tourner les spins des électrons dans les défauts, et la phase accumulée de cette rotation dépend de la température. En substance, le diamant mémorise son degré d'échauffement et le signale par une émission de lumière.

Avec un tel thermomètre, on a pu observer ce qui échappait auparavant : le faisceau laser utilisé pour éclairer l'échantillon chauffe celui-ci de 337 millikelvins par milliwatt de puissance. Et lorsque l'on a ajouté à l'eau une solution de FCCP dans du DMSO, la température a grimpé d'un degré et demi, puis s'est dissipée lentement en trois minutes, comme si l'on versait du thé chaud dans un verre d'eau et qu'il refroidissait, mais à l'échelle de la cellule.

Désormais, un tel diamant peut être introduit dans une cellule vivante pour suivre la chaleur de ses mitochondries, ces minuscules centrales énergétiques. Cela permettra de vérifier si elles sont réellement plus chaudes que le reste du cytoplasme, ou si c'est un mythe. On peut aussi presser ce thermomètre contre un catalyseur et déterminer la quantité de chaleur dégagée par une seule nanoparticule lors d'une réaction chimique.

Un thermomètre dans une poussière de diamant n'est pas seulement un instrument de précision, c'est une fenêtre sur un monde où la température varie de quelques millionièmes de degré. Et la première scène, celle du diamant posé sur la puce, prend désormais tout son sens : il n'est pas simplement posé là, il écoute la chaleur de l'Univers.