Investigadores de la Universidad de Melbourne han demostrado una forma de detectar espines nucleares en moléculas de forma no invasiva, proporcionando una nueva herramienta para la biotecnología y la ciencia de los materiales.
La investigación importante en medicina y biología se basa en la espectroscopía de resonancia magnética nuclear RMN, pero hasta ahora, su resolución espacial ha sido limitada y generalmente requiere campos de microondas potentes. Un equipo dirigido por el profesor Lloyd Hollenberg de la Universidad de Melbourne ha utilizadouna sonda cuántica para realizar RMN sin microondas a nanoescala. Los resultados se publicaron hoy en Comunicaciones de la naturaleza .
"Esta sonda cuántica ofrece una mejora espectacular en la tecnología de RMN. Además de poder detectar la RMN en muestras mucho más pequeñas que las máquinas convencionales, nuestra técnica no requiere la aplicación de campos de microondas que puedan alterar las muestras biológicas", dijo Hollenberg, quienes subdirector del Centro de Computación Cuántica y Tecnología de la Comunicación CQC2T y Thomas Baker, Presidente de la Universidad de Melbourne.
"En RMN, el objetivo es detectar la señal magnética de los núcleos de los átomos que comprenden las moléculas. Pero la señal del" giro "nuclear es muy débil y las máquinas de RMN convencionales requieren muchos millones de giros nucleares para detectar cualquier cosa. Sin embargo,Utilizando las propiedades cuánticas de un 'defecto' en el diamante, nuestra técnica puede detectar volúmenes mucho más pequeños hasta solo miles de giros ".
El descubrimiento puede superar limitaciones significativas con los métodos convencionales de RMN, que dependen de máquinas que pueden superar las 10 toneladas.
"El problema con las grandes máquinas de RMN en uso generalizado hoy en día es que las señales que estamos tratando de detectar son extremadamente pequeñas, y la distancia desde el dispositivo de medición hasta el objeto que se está midiendo es muy grande", dijo el Dr. Alastair Stacey, investigador postdoctoral CQC2T.
"Esto crea dos problemas: la máquina solo puede ver una colección más grande de moléculas, lo que reduce la precisión de la medición. También tiene que usar microondas y campos magnéticos muy fuertes para llegar a la muestra, pero estos procesos son invasivos y pueden afectarmuestras biológicas delicadas, como el microondas de su cocina, especialmente cuando trata de ver la estructura molecular de los líquidos ".
El autor principal James Wood describe la técnica como "una simplificación dramática del proceso de detección nuclear, donde esencialmente iluminamos un defecto de tamaño atómico en el diamante y observamos su respuesta natural, en un nivel fundamentalmente cuántico, a los espines nucleares objetivocerca."
"Un gran beneficio de nuestro enfoque es que no interferimos con la muestra cuando la tomamos imágenes"
La técnica ofrece nuevas oportunidades para los investigadores.
"Con estos avances en la tecnología de detección cuántica, estamos abriendo la puerta a un nuevo mundo de investigación científica que podría llevarnos a comprender mejor los componentes básicos más pequeños de la vida", dijo Hollenberg.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Centro de Computación Cuántica y Tecnología de Comunicación . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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