Физики сфотографировали молекулу в наномасштабе с помощью МРТ

Физики сфотографировали молекулу в наномасштабе с помощью МРТ

Аппараты магнитно-резонансной томографии (МРТ) в больницах отлично справляются с созданием изображений человеческого тела. На протяжении десятилетий ученые надеялись, что та же технология может быть использована для изучения гораздо более мелких вещей, к примеру отдельных молекул. Ожидания оправдались: команда исследователей из Канады и Соединенных Штатов разработала новый метод МРТ с разрешением до двух нанометров — шириной одной нити ДНК.

Чтобы изучить свойства атомных ядер, ученые объединили специальный генератор магнитного поля и лазерную установку. Изобретение можно сравнить со своего рода идеальным набором красителей, микроскопа и пинцета, которые позволяют создавать невероятно детальные изображения того, как протоны ведут себя в пространстве шириной всего в 2 нанометра. Подобная установка — универсальный инструмент для изучения характеристик молекул не только в биологических, но и любых других микроскопических системах.

Изображение в ходе магнитно-резонансной томографии получается с использованием магнитного ядерного резонанса (ЯМР). Ядра некоторых атомов поглощают и повторно излучают радиоволны в сильном магнитном поле. Понимание характеристик излучаемых радиоволн, как и их длины, дает информацию о сложном строении электрических полей вокруг атомов. В больших масштабах это позволяет получить великолепные фотографии структуры тканей, в малых — определить строение и особенности отдельных молекул. Именно поэтому ученые намерены довести МРТ до наименьшей возможной длины волны, чтобы иметь возможность изучать структуру таких маленьких объектов, как белки и полисахариды.

Согласно статье, опубликованной в журнале Physical Review X командой во главе с Раффи Будакяном (Raffi Budakian), профессором Института квантовых вычислений Ватерлоо, истинная задача работы — определение фундаментальных свойств частиц, порождаемых магнитным полем, т. н. «спинов». Итак, в чем же состоит суть исследования? Инструмент, называемый источником градиента поля фокусировки тока (CFFGS), создает сильное магнитное поле, которое быстро изменяется на короткие расстояния. Это позволило исследователям с высоким разрешением идентифицировать частоты радиоизлучения ядер и их источники. Они подвергли образцы «бомбардировке» лазерными импульсами, что дало контроль за спинами протонов в наномасштабе и позволило отделить их от влияния окружающей магнитной среды. Это не единственный способ визуализации молекул в таком масштабе, однако именно он отлично демонстрирует подлинный потенциал МРТ.

Аня Блешински Джейич (Ania Bleszynski Jayich), главный исследователь лаборатории квантовой оценки изображений в Калифорнийском университете Санта-Барбары, отмечает, что самая приятная особенность новой работы — это то, что она действительно затрагивает некоторые из ограничений других методов, работающих с нано-МРТ. Изображение, полученное в результате опытов команды Будакяна, было сделано только в одном измерении, но ученые не хотят останавливаться на этом. Раффи заявляет, что группа уже подала патент на технологию, демонстрирующую визуалицаю в трех измерениях. Из недостатков он отмечает то, что эксперимент проводился в условиях всего на 4 градуса выше абсолютного нуля — более динамичные физические процессы МРТ пока не под силу.

Что эта работа значит для науки в целом? Ее главное достоинство заключается в том, что она позволяет выйти за рамки фотографирования исключительно биомолекул. Специалисты считают, что уже в ближайшем будущем такой метод может быть крайне полезен для оптимизации полупроводников или другой микроскопической электроники. По факту, это принципиально новый способ составления характеристик объектов в малом масштабе.


Олег Писарев, Supreme2.Ru

Коды для вставки в блог\форум

blog comments powered by Disqus


Вспомним другие новости из этого раздела?


Наука и техника

←+Ctrl+→

Интересные новости
Израиль похвастался работой активной защиты для бронетехникиИзраиль похвастался работой активной защиты для бронетехники
Открыто новое состояние веществаОткрыто новое состояние вещества
Дорогу из солнечных батарей признали провальным проектомДорогу из солнечных батарей признали провальным проектом
В Катаре в рамках эксперимента по снижению температуры покрасили дорогу в голубой цветВ Катаре в рамках эксперимента по снижению температуры покрасили дорогу в голубой цвет
США рассекретили первый отчет своей разведки о катастрофе на ЧАЭССША рассекретили первый отчет своей разведки о катастрофе на ЧАЭС
Блок рекламы


Похожие новости

Медики успешно вылечили ВИЧ с помощью редактирования геновМедики успешно вылечили ВИЧ с помощью редактирования генов
Технология Пентагона позволит распознавать людей на расстоянии по сердцебиению с помощью лазераТехнология Пентагона позволит распознавать людей на расстоянии по сердцебиению с помощью лазера
Как на станции «Академик Вернадский» с помощью дронов создают 3D-карты Южного полюсаКак на станции «Академик Вернадский» с помощью дронов создают 3D-карты Южного полюса
Учеников школ ЮАР будут готовить к меняющемуся миру с помощью раннего программированияУчеников школ ЮАР будут готовить к меняющемуся миру с помощью раннего программирования
Подтверждён первый кандидат в экзопланеты, найденный с помощью телескопа KeplerПодтверждён первый кандидат в экзопланеты, найденный с помощью телескопа Kepler
Видео дня: «мягкая» роботизированная рука BionicSoftHand учится новым навыкам с помощью ИИВидео дня: «мягкая» роботизированная рука BionicSoftHand учится новым навыкам с помощью ИИ
Хакеры взломали систему биометрии с помощью восковой рукиХакеры взломали систему биометрии с помощью восковой руки
Как передвинуть физические объекты с помощью светаКак передвинуть физические объекты с помощью света
Астрофизики заподозрили в астероиде межзвездный парусникАстрофизики заподозрили в астероиде межзвездный парусник
В Амстердаме построили первый в мире пешеходный мост с помощью 3D-принтераВ Амстердаме построили первый в мире пешеходный мост с помощью 3D-принтера
Последние новости

Подгружаем последние новости