Молекулярный крупный план

18 февраля 2023 г. (Новости Наноуэрк) Представьте, что вы собираетесь сделать МРТ своего колена. Это сканирование измеряет плотность молекул воды, присутствующих в вашем колене, с разрешением около одного кубического миллиметра, что отлично подходит для определения, например, разрыва ли мениска в колене. Но что, если вам нужно исследовать структурные данные одной молекулы размером пять кубических нанометров, или примерно в десять триллионов раз меньше, чем современные МРТ-сканеры с лучшим разрешением способны производить? Это цель доктора Амита Финклера из отдела химической и биологической физики Института Вейцмана. В недавнем исследовании (Физический обзор применяется, «Картирование спинов одиночных электронов с помощью магнитной томографии»), Финклер, аспирант Дэн Юдилевич и их сотрудники из Университета Штутгарта, Германия, сумели сделать гигантский шаг в этом направлении, продемонстрировав новый метод визуализации отдельных электронов. Этот метод, находящийся сейчас на начальных этапах, однажды может быть применим для визуализации различных типов молекул, что может произвести революцию в разработке фармацевтики и характеристике квантовых материалов. Экспериментальная установка: алмазная мембрана толщиной 30 микрон с одним датчиком в среднем в верхней части каждой колонки с увеличением в 2,640 раз (вверху) и в 32,650 XNUMX раз (внизу). Современные методы магнитно-резонансной томографии (МРТ) были Они играют важную роль в диагностике широкого спектра заболеваний на протяжении десятилетий, но, несмотря на то, что технология была новаторской для бесчисленного количества жизней, есть некоторые основные проблемы, которые еще предстоит решить. Например, эффективность считывания МРТ очень низка, и для ее работы требуется образец размером в сотни миллиардов молекул воды, если не больше. Побочным эффектом этой неэффективности является то, что результат затем усредняется. Для большинства диагностических процедур усреднение является оптимальным, но когда вы усредняете такое количество различных компонентов, некоторые детали теряются, что может скрывать важные процессы, происходящие в меньшем масштабе. Является ли это проблемой или нет, зависит от вопроса, который вы задаете: например, есть много информации, которую можно обнаружить по фотографии толпы на переполненном футбольном стадионе, но фотография, вероятно, не лучший инструмент. использовать, если мы хотим узнать больше о родинке на щеке человека, сидящего на третьем сиденье четырнадцатого ряда. Если бы мы хотели собрать больше данных о кроте, вероятно, было бы лучше приблизиться к нему. Финклер и его сотрудники, по сути, предлагают молекулярный снимок крупным планом. Использование такого инструмента может дать исследователям возможность внимательно изучить структуру важных молекул и, возможно, проложить путь к новым открытиям. Более того, в некоторых случаях для самой работы необходим небольшой «холст» — например, на предварительных стадиях фармацевтической разработки. Итак, как можно получить более точный эквивалент МРТ, который может работать с небольшими образцами — вплоть до отдельной молекулы? Доктора Финклера, Юдилевича и Штутгарта. Райнер Штер и Андрей Денисенко разработали метод, который позволяет определить точное местоположение электрона. Он основан на вращающемся магнитном поле, которое находится вблизи азотно-вакансионного центра — дефекта размером с атом в особом синтетическом алмазе, который используется в качестве квантового сенсора. Из-за своего атомарного размера этот датчик особенно чувствителен к ближайшим изменениям; из-за своей квантовой природы он может различать, присутствует ли один электрон или несколько, что делает его особенно подходящим для измерения местоположения отдельного электрона с невероятной точностью. «Этот новый метод, — говорит Финклер, — может быть использован для обеспечения дополнительной точки зрения к существующим методам, чтобы лучше понять священную молекулярную троицу структуры, функции и динамики». Для Финклера и его коллег это исследование является поворотным шагом на пути к точному нановизуализации, и они видят будущее, в котором мы сможем использовать эту технику для визуализации различных классов молекул, которые, будем надеяться, будут готовы к использованию. их крупным планом.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62405.php