Физикам из Института фундаментальных наук в Сеуле удалось провести самую маленькую в мире магнитно-резонансную томографию и разработать крошечную МРТ-машину, которая захватила магнитное поле одного атома. Исследование ученых опубликовано в журнале Nature Physics.
При проведении МРТ устройство использует мощные магниты для создания сильного магнитного поля вокруг человеческого тела. Это приводит к тому, что вращение протонов в ядрах атомов водорода в человеческом теле выравнивается с магнитным полем. После этого подается радиочастотный ток для стимуляции протонов, заставляя их двигаться в другую сторону от поля. Так датчики могут обнаружить энергию, которая выделяется протонами, и преобразовывают этот сигнал в изображение.
Группа ученых из Института фундаментальных наук в Сеуле под руководством физика Андреаса Генриха создала крошечную МРТ-машину — сканирующий туннельный микроскоп, инструмент, который может отображать поверхности на атомном уровне, проводя над ними очень тонкую иглу.
В рамках эксперимента ученые исследовали заранее подготовленные атомы титана и железа. С небольшим скоплением намагниченных атомов железа, прикрепленных к наконечнику иглы, аппарат превратился в крошечную МРТ-машину, выравнивающую электроны, а не протоны, как это происходит в больших аналогичных машинах.
Например, сигнал, который мы видим для атомов железа, сильно отличается от сигнала для атомов титана. Это позволяет нам различать различные виды атомов по сигнатуре их магнитного поля.
Физик Филипп Уилк
В дальнейшем эту технологию можно использовать для картрирования магнитных и спиновых свойств не только отдельных атомов, но и более крупных структур, например, молекул. Также крошечная МРТ-машина может быть использована для управления и анализа квантовых систем.