एक आणविक क्लोज-अप

फरवरी 18, 2023 (नानावरक न्यूज़) अपने घुटने के एमआरआई स्कैन के लिए जाने की कल्पना करें। यह स्कैन आपके घुटने में मौजूद पानी के अणुओं के घनत्व को लगभग एक घन मिलीमीटर के रिज़ॉल्यूशन पर मापता है - जो यह निर्धारित करने के लिए बहुत अच्छा है कि क्या, उदाहरण के लिए, घुटने में एक मेनिस्कस फटा हुआ है। लेकिन क्या होगा यदि आपको एक एकल अणु के संरचनात्मक डेटा की जांच करने की आवश्यकता है जो पांच घन नैनोमीटर है, या लगभग दस ट्रिलियन गुना सबसे अच्छा रिज़ॉल्यूशन वर्तमान एमआरआई स्कैनर उत्पादन करने में सक्षम हैं? वीजमैन इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस के केमिकल एंड बायोलॉजिकल फिजिक्स विभाग के डॉ. अमित फिंकलर का यही लक्ष्य है। हाल के एक अध्ययन में (शारीरिक समीक्षा लागू, "चुंबकीय टोमोग्राफी के साथ सिंगल इलेक्ट्रॉन स्पिन का मानचित्रण"), फिंकलर, पीएचडी छात्र डेन युदिलविच और जर्मनी के स्टटगार्ट विश्वविद्यालय के उनके सहयोगियों ने व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों को इमेजिंग के लिए एक उपन्यास विधि का प्रदर्शन करते हुए उस दिशा में एक विशाल कदम उठाने में कामयाबी हासिल की है। विधि, अब अपने प्रारंभिक चरणों में, एक दिन विभिन्न प्रकार के अणुओं की इमेजिंग के लिए लागू हो सकती है, जो फार्मास्यूटिकल्स के विकास और क्वांटम सामग्री के लक्षण वर्णन में क्रांति ला सकती है। प्रायोगिक सेट-अप: एक सेंसर के साथ 30-माइक्रोन-मोटी हीरे की झिल्ली, औसतन, प्रत्येक स्तंभ के शीर्ष पर, 2,640 गुना (ऊपर) और 32,650 गुना (नीचे) आवर्धित वर्तमान चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (MRI) तकनीकें हैं। दशकों से बीमारियों की एक विशाल श्रृंखला का निदान करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है, लेकिन जबकि तकनीक अनगिनत जीवन के लिए महत्वपूर्ण रही है, कुछ अंतर्निहित मुद्दे हैं जिनका समाधान किया जाना बाकी है। उदाहरण के लिए, एमआरआई रीडआउट दक्षता बहुत कम है, कार्य करने के लिए सैकड़ों अरबों पानी के अणुओं के नमूने के आकार की आवश्यकता होती है - यदि अधिक नहीं। उस अक्षमता का दुष्प्रभाव यह है कि आउटपुट तब औसत होता है। अधिकांश नैदानिक ​​​​प्रक्रियाओं के लिए, औसत इष्टतम है, लेकिन जब आप इतने सारे अलग-अलग घटकों का औसत निकालते हैं, तो कुछ विवरण खो जाता है - संभवतः उन महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को छिपाना जो छोटे पैमाने पर हो रही हैं। यह एक समस्या है या नहीं यह आपके द्वारा पूछे जा रहे प्रश्न पर निर्भर करता है: उदाहरण के लिए, बहुत सारी जानकारी है जिसे खचाखच भरे फुटबॉल स्टेडियम में एक भीड़ की तस्वीर से पता लगाया जा सकता है, लेकिन एक तस्वीर शायद सबसे अच्छा उपकरण नहीं होगी यदि हम चौदहवीं पंक्ति की तीसरी सीट पर बैठे व्यक्ति के गाल पर तिल के बारे में अधिक जानना चाहते हैं तो इसका प्रयोग करें। अगर हम तिल पर अधिक डेटा इकट्ठा करना चाहते हैं, तो करीब आना शायद जाने का रास्ता होगा। फिंकलर और उनके सहयोगी अनिवार्य रूप से आणविक क्लोज-अप शॉट का सुझाव दे रहे हैं। इस तरह के उपकरण को नियोजित करने से शोधकर्ताओं को महत्वपूर्ण अणुओं की संरचना का बारीकी से निरीक्षण करने की क्षमता मिल सकती है, और शायद नई खोजों का मार्ग प्रशस्त हो सके। इसके अलावा, ऐसे कुछ मामले हैं जिनमें काम के लिए एक छोटा "कैनवास" आवश्यक होगा - जैसे कि फार्मास्युटिकल विकास के प्रारंभिक चरणों में। तो कोई एक अधिक सटीक एमआरआई समकक्ष कैसे प्राप्त कर सकता है जो छोटे नमूनों पर काम कर सकता है - व्यक्तिगत अणु के ठीक नीचे? फ़िंकलर, युडीलेविच और स्टटगार्ट के डॉ. रेनर स्टोहर और आंद्रेज डेनिसेंको ने एक ऐसी विधि विकसित की है जो एक इलेक्ट्रॉन के सटीक स्थान को इंगित कर सकती है। यह एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र पर आधारित है जो एक नाइट्रोजन-रिक्ति केंद्र के आसपास है - एक विशेष सिंथेटिक हीरे में एक परमाणु के आकार का दोष, जिसका उपयोग क्वांटम सेंसर के रूप में किया जाता है। अपने परमाणु आकार के कारण, यह सेंसर आस-पास के परिवर्तनों के प्रति विशेष रूप से संवेदनशील है; इसकी क्वांटम प्रकृति के कारण, यह अंतर कर सकता है कि क्या एक इलेक्ट्रॉन मौजूद है, या अधिक, यह अविश्वसनीय सटीकता के साथ एक व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉन के स्थान को मापने के लिए विशेष रूप से अनुकूल बनाता है। "यह नई विधि," फिंकलर कहते हैं, "संरचना, कार्य और गतिशीलता की पवित्र आणविक त्रिमूर्ति को बेहतर ढंग से समझने के प्रयास में, मौजूदा तरीकों को एक पूरक दृष्टिकोण प्रदान करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।" फ़िंकलर और उनके साथियों के लिए, यह शोध सटीक नैनोइमेजिंग के रास्ते पर एक महत्वपूर्ण कदम है, और वे एक ऐसे भविष्य की कल्पना करते हैं जिसमें हम इस तकनीक का उपयोग अणुओं के एक विविध वर्ग की छवि बनाने में सक्षम होंगे, जो उम्मीद है कि इसके लिए तैयार होंगे। उनका क्लोज-अप।

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62405.php