Cận cảnh phân tử

Ngày 18 tháng 2023 năm XNUMX (Tin tức Nanowerk) Hãy tưởng tượng bạn đi chụp MRI đầu gối. Quá trình quét này đo mật độ của các phân tử nước có trong đầu gối của bạn, ở độ phân giải khoảng một milimét khối – rất phù hợp để xác định xem, chẳng hạn như sụn chêm ở đầu gối có bị rách hay không. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu bạn cần điều tra dữ liệu cấu trúc của một phân tử đơn lẻ có kích thước XNUMX nanomet khối, hoặc nhỏ hơn khoảng XNUMX nghìn tỷ lần so với độ phân giải tốt nhất mà máy quét MRI hiện tại có thể tạo ra? Đó là mục tiêu của Tiến sĩ Amit Finkler thuộc Khoa Vật lý Hóa học và Sinh học của Viện Khoa học Weizmann. Trong một nghiên cứu gần đây (Đánh giá vật lý, “Lập bản đồ các spin điện tử đơn bằng chụp cắt lớp từ tính”), Finkler, nghiên cứu sinh tiến sĩ Dan Yudilevich và các cộng tác viên của họ từ Đại học Stuttgart, Đức, đã thực hiện được một bước tiến lớn theo hướng đó, chứng minh một phương pháp mới để chụp ảnh các electron riêng lẻ. Phương pháp này, hiện đang ở giai đoạn ban đầu, một ngày nào đó có thể được áp dụng để chụp ảnh các loại phân tử khác nhau, có thể cách mạng hóa sự phát triển của dược phẩm và đặc tính của vật liệu lượng tử. Thiết lập thử nghiệm: Trung bình, một màng kim cương dày 30 micron với một cảm biến ở đầu mỗi cột, được phóng đại 2,640 lần (trên cùng) và 32,650 lần (dưới cùng). công cụ chẩn đoán vô số bệnh tật trong nhiều thập kỷ, nhưng trong khi công nghệ này đã mang tính đột phá cho vô số cuộc đời, thì vẫn còn một số vấn đề cơ bản cần được giải quyết. Ví dụ, hiệu suất đọc của MRI rất thấp, cần cỡ mẫu hàng trăm tỷ phân tử nước – nếu không muốn nói là nhiều hơn – để hoạt động. Tác dụng phụ của sự không hiệu quả đó là đầu ra sau đó được tính trung bình. Đối với hầu hết các quy trình chẩn đoán, tính trung bình là tối ưu, nhưng khi bạn tính trung bình cho quá nhiều thành phần khác nhau, một số chi tiết sẽ bị mất – có thể che giấu các quy trình quan trọng đang diễn ra ở quy mô nhỏ hơn. Đó có phải là vấn đề hay không tùy thuộc vào câu hỏi mà bạn đang hỏi: Ví dụ: có rất nhiều thông tin có thể được phát hiện từ một bức ảnh chụp đám đông trong một sân vận động bóng đá chật cứng người, nhưng một bức ảnh có lẽ không phải là công cụ tốt nhất để sử dụng nếu chúng ta muốn biết thêm về nốt ruồi trên má của người ngồi ở ghế thứ ba của hàng thứ mười bốn. Nếu chúng tôi muốn thu thập thêm dữ liệu về con chuột chũi, thì việc đến gần hơn có lẽ là cách tốt nhất. Finkler và các cộng tác viên của ông về cơ bản đang đề xuất một cảnh quay cận cảnh phân tử. Việc sử dụng một công cụ như vậy có thể mang lại cho các nhà nghiên cứu khả năng kiểm tra chặt chẽ cấu trúc của các phân tử quan trọng và có thể dẫn đường cho những khám phá mới. Hơn nữa, có một số trường hợp trong đó một “bức vẽ” nhỏ sẽ rất cần thiết cho bản thân công việc - chẳng hạn như trong giai đoạn sơ bộ của quá trình phát triển dược phẩm. Vì vậy, làm thế nào người ta có thể đạt được mức tương đương MRI chính xác hơn có thể hoạt động trên các mẫu nhỏ – ngay đến từng phân tử? Finkler, Yudilevich và các Tiến sĩ của Stuttgart. Rainer Stöhr và Andrej Denisenko đã phát triển một phương pháp có thể xác định chính xác vị trí của một electron. Nó dựa trên một từ trường quay ở vùng lân cận của trung tâm khuyết nitơ – một khuyết tật có kích thước nguyên tử trong một viên kim cương tổng hợp đặc biệt, được sử dụng làm cảm biến lượng tử. Do kích thước nguyên tử của nó, cảm biến này đặc biệt nhạy cảm với những thay đổi gần đó; do bản chất lượng tử của nó, nó có thể phân biệt liệu có một electron đơn lẻ hay nhiều hơn, khiến nó đặc biệt phù hợp để đo vị trí của từng electron với độ chính xác đáng kinh ngạc. “Phương pháp mới này,” Finkler nói, “có thể được khai thác để cung cấp quan điểm bổ sung cho các phương pháp hiện có, nhằm nỗ lực hiểu rõ hơn về bộ ba phân tử thần thánh gồm cấu trúc, chức năng và động lực học.” Đối với Finkler và các đồng nghiệp của ông, nghiên cứu này là một bước then chốt trên con đường tạo ra hình ảnh nano chính xác và họ hình dung ra một tương lai trong đó chúng ta có thể sử dụng kỹ thuật này để chụp ảnh một loại phân tử đa dạng, hy vọng rằng sẽ sẵn sàng cho cận cảnh của họ.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62405.php