Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature, décrit l’utilisation pour l'analyse du milieu cellulaire de nanodiamants comme nanothermomètres, qui sont actuellement capables de mesurer des différences de température de 0,05 K dans une cellule, alors qu'ils peuvent en théorie atteindre une sensibilité de 0,0018 K.

Cette capacité des nanodiamants est liée au fait qu'ils possèdent, dans leur structure, des centres de défauts ponctuels (centres NV où un atome d'azote est associé à une lacune), qui sont dotés d’une photoluminescence intense, photostable à température ambiante.

Introduits dans des cellules embryonnaires humaines, à l’aide d’un nanofilament, ces nanothermomètres en diamant livrent leurs données lorsque les cellules sont éclairées par un faisceau laser de couleur verte: en effet, les centres colorés azote-lacune des nanodiamants émettent par fluorescence une lumière rouge dont l'intensité dépend de la température locale du milieu cellulaire.

De plus, des nanoparticules d’or injectées dans les cellules, peuvent permettre de chauffer, grâce à un faisceau laser des parties précises des cellules en contrôlant l'opération à l'aide des nanothermomètres. Cette technologie apparaît ainsi apporter aux biochimistes de nouveaux moyens pour manipuler le milieu cellulaire.