Дефектные алмазы помогли разработать «МРТ для молекул»

Друзья, с момента основания проекта прошло уже 20 лет и мы рады сообщать вам, что сайт, наконец, переехали на новую платформу.

Какое-то время продолжим трудится на общее благо по адресу https://n-n-n.ru.
На новой платформе мы уделили особое внимание удобству поиска материалов.
Особенно рекомендуем познакомиться с работой рубрикатора.

Спасибо, ждём вас на N-N-N.ru

Ядерный и электронный спин азота в дефектном алмазе.

Физики разработали метод изучения магнитных свойств отдельных молекул, использовав для этого в качестве детектора алмазы с особым дефектом в кристаллической решетке. Две независимые группы исследователей опубликовали свои статьи в выпуске Science за 31 января 2012 года. Работам посвящена редакционная заметка издания, а краткое описание методов можно прочитать в NatureNews.

Метод, разработанный авторами, напоминает магнитно-резонансную томографию, уменьшенную до размеров индивидуальных молекул.

Как и в случае с МРТ, ученые измеряют поведение магнитных спинов ядер, помещая их в постоянное магнитное поле. В таких условиях магнитные моменты ядер ориентируются в одном направлении. Если вещество при этом облучить электромагнитной волной, то спины временно отклонятся от «генерального направления», а затем вновь вернутся к нему, испустив характерный радиосигнал. Именно эти радиосигналы, которые несут много информации о химии образца, записывают в аппаратах МРТ и ЯМР специальные детекторы.

Сложность с радикальной миниатюризацией метода заключается в том, что размеры детекторов должны примерно соответствовать размерам образца. Это означает, что для изучения, например, белковых комплексов, нужен детектор размером не более 10 нанометров. Самые маленькие магнитные катушки для таких целей не подходят.

preview_1359727891.jpg Рис. 1. Поверхность алмаза с дефектами
(черные точки) IBM Research.

Обе группы физиков для решения проблемы миниатюризации решили использовать в качестве детектора алмазы, под поверхностью которых находятся отдельные атомы азота. Эти атомы создают дефекты в кристаллической решетке алмаза и обладают свободной валентностью, благодаря чему крайне чувствительны к близлежащим магнитным колебаниям.

Наблюдая за этими колебаниями, ученые смогли «сделать МРТ» образцу объемом в пять кубических нанометров. Для сравнения, это приблизительно в 100 раз меньше, чем объем рибосомы.

Разработанные метод может иметь большое значение для биологов. Он поможет, например, проследить за работой молекулярных машин не в среднем, как это делается сейчас, а на уровне отдельных работающих единиц.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (8 votes)
Источник(и):

1. lenta.ru