La espectroscopía de resonancia magnética nuclear - espectroscopía de RMN para abreviar - es uno de los métodos más importantes de análisis fisicoquímico. Se puede utilizar para determinar con precisión las estructuras moleculares y la dinámica. La importancia de este método también se evidencia por el reconocimiento de ETHLos dos últimos premios Nobel de Zúrich, Richard Ernst y Kurt Wüthrich, por sus contribuciones para refinar el método.
La técnica se basa en la resonancia magnética nuclear, que aprovecha el hecho de que ciertos núcleos atómicos interactúan con un campo magnético. Un factor clave aquí es el giro nuclear, que se puede comparar con el giro de la parte superior de un niño. Similar auna parte superior que comienza a tambalearse, los expertos lo llaman precesión, los espines nucleares que están expuestos a un campo magnético comienzan a precesar. Esto genera una señal electromagnética que se puede medir con una bobina de inducción.
mayor resolución
Un equipo de investigadores dirigido por Christian Degen, profesor de física de estado sólido en ETH Zurich, ha desarrollado un nuevo enfoque que permite rastrear directamente la precesión de espines nucleares individuales. En comparación: las mediciones convencionales de RMN generalmente requieren al menos1012 a 1018 núcleos atómicos para registrar una señal de medición.
En su proyecto, los investigadores de ETH analizaron el comportamiento de los átomos de carbono 13 en los diamantes. En lugar de utilizar métodos convencionales para medir la precesión del núcleo de carbono, utilizaron el giro de un electrón adyacente en un centro NV, una imperfecciónen la red cristalina del diamante - como sensor. Kristian Cujia, estudiante de doctorado en el grupo de Degen, resume el principio así: "Utilizamos un segundo sistema cuántico para estudiar el comportamiento del primer sistema cuántico. De esta manera, creamos unforma de medición muy sensible "
Potencial para futuras aplicaciones
Los sistemas cuánticos son difíciles de precisar, ya que cualquier medición también influirá en el sistema que se está observando. Por lo tanto, los investigadores no pudieron rastrear la precesión continuamente; su movimiento habría cambiado demasiado drásticamente. Para resolver este problema, desarrollaron unmétodo especial de medición para capturar el giro del átomo de carbono a través de una serie de mediciones débiles en rápida sucesión. Como resultado, pudieron mantener la influencia de su observación tan pequeña como para no influir en el sistema de manera medible, dejando el movimiento circular originalperceptible.
"Nuestro método allana el camino para avances notables en la tecnología de RMN", explica Degen. "Esto potencialmente nos permite registrar directamente los espectros de moléculas individuales y analizar estructuras a nivel atómico". Como primer ejemplo, los físicos identificaronposición tridimensional de los núcleos de carbono en la red de diamantes con resolución atómica. Los físicos ven un gran potencial en este desarrollo. Tales mediciones detalladas de RMN podrían conducir a una visión completamente nueva en muchas áreas, como ya ha sido el caso con la espectroscopía de RMN convencional endécadas recientes."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Original escrito por Felix Würsten. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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