Et molekylært nærbilde

18 feb 2023 (Nanowerk Nyheter) Tenk deg å gå til en MR-skanning av kneet ditt. Denne skanningen måler tettheten av vannmolekyler som er tilstede i kneet ditt, med en oppløsning på omtrent én kubikkmillimeter – noe som er flott for å avgjøre om for eksempel en menisk i kneet er revet. Men hva om du trenger å undersøke strukturelle data til et enkelt molekyl som er fem kubikk nanometer, eller omtrent ti billioner ganger mindre enn den beste oppløsningen nåværende MR-skannere er i stand til å produsere? Det er målet for Dr. Amit Finkler ved Weizmann Institute of Sciences avdeling for kjemisk og biologisk fysikk. I en fersk studie (Fysisk gjennomgang anvendt, "Kartlegge enkeltelektronspinn med magnetisk tomografi"), Finkler, PhD-student Dan Yudilevich og deres samarbeidspartnere fra Universitetet i Stuttgart, Tyskland, har klart å ta et gigantisk skritt i den retningen, og demonstrert en ny metode for å avbilde individuelle elektroner. Metoden, nå i de innledende stadiene, kan en dag være anvendelig til å avbilde ulike typer molekyler, noe som kan revolusjonere utviklingen av legemidler og karakteriseringen av kvantematerialer. Eksperimentoppsettet: En 30 mikron tykk diamantmembran med en sensor, i gjennomsnitt, på toppen av hver kolonne, forstørret 2,640 ganger (øverst) og 32,650 ganger (nederst) Gjeldende magnetisk resonansavbildning (MRI) teknikker er blitt forstørret medvirkende til å diagnostisere et stort utvalg av sykdommer i flere tiår, men mens teknologien har vært banebrytende i utallige liv, er det noen underliggende problemer som gjenstår å løse. For eksempel er MR-avlesningseffektiviteten svært lav, og krever en prøvestørrelse på hundrevis av milliarder av vannmolekyler – om ikke mer – for å fungere. Bivirkningen av den ineffektiviteten er at utgangen deretter beregnes i gjennomsnitt. For de fleste diagnostiske prosedyrer er gjennomsnittsberegningen optimal, men når du gjennomsnitt ut så mange forskjellige komponenter, går noen detaljer tapt – muligens skjuler viktige prosesser som skjer i mindre skala. Hvorvidt det er et problem eller ikke, avhenger av spørsmålet du stiller: For eksempel er det mye informasjon som kan oppdages fra et fotografi av en folkemengde på en fullsatt fotballstadion, men et bilde vil sannsynligvis ikke være det beste verktøyet å bruke hvis vi ønsker å vite mer om føflekken på kinnet til personen som sitter i tredje sete på fjortende rad. Hvis vi ønsket å samle mer data om føflekken, ville det trolig vært veien å gå nærmere. Finkler og hans samarbeidspartnere antyder egentlig et molekylært nærbilde. Å bruke et slikt verktøy kan gi forskere muligheten til å nøye inspisere strukturen til viktige molekyler, og kanskje lede veien til nye oppdagelser. Videre er det noen tilfeller der et lite "lerret" vil være essensielt for selve arbeidet - for eksempel i de innledende stadiene av farmasøytisk utvikling. Så hvordan kan man oppnå en mer presis MR-ekvivalent som kan fungere på små prøver – helt ned til det enkelte molekylet? Finkler, Yudilevich og Stuttgarts Drs. Rainer Stöhr og Andrej Denisenko har utviklet en metode som kan finne den nøyaktige plasseringen av et elektron. Den er basert på et roterende magnetfelt som er i nærheten av et nitrogen-fritidssenter – en atom-størrelse defekt i en spesiell syntetisk diamant, som brukes som en kvantesensor. På grunn av sin atomstørrelse er denne sensoren spesielt følsom for endringer i nærheten; på grunn av dens kvantenatur, kan den differensiere om et enkelt elektron er tilstede, eller mer, noe som gjør det spesielt egnet til å måle plasseringen til et enkelt elektron med utrolig nøyaktighet. "Denne nye metoden," sier Finkler, "kan utnyttes for å gi et komplementært synspunkt til eksisterende metoder, i et forsøk på å bedre forstå den hellige molekylære treenigheten av struktur, funksjon og dynamikk." For Finkler og hans jevnaldrende er denne forskningen et sentralt skritt på veien mot presis nanoimaging, og de ser for seg en fremtid der vi vil kunne bruke denne teknikken til å avbilde en mangfoldig klasse av molekyler, som forhåpentligvis vil være klare for nærbildet deres.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62405.php