【鑽石縮小古典的磁共振成像和核磁共振】

八方

【鑽石縮小古典的磁共振成像和核磁共振】

 

在鑽石上固定旋轉

磁共振成像技術已由兩個獨立小組的研究人員到納米尺度收縮，因此，分子的樣品在卷中的幾個立方納米可以檢測和成像在室溫。

兩組用氮空位缺陷在鑽石作為磁場感應器來探測這種微量的樣品。

研究可以完整三維分子尺度磁共振成像（MRI）和核磁共振 （NMR） 的第一步。

經典圖像

古典的磁共振成像和核磁共振及其相關的化學診斷技術是有用的工具，因為它們可以用於研究樣本和非侵入性的方法甚至活的有機體。

然而，一旦一個樣本是小於，說，幾個微米，這項技術並沒有所需的靈敏度，幹好工作。

這是因為儀器 — — 天線或磁感應線圈從被測樣品收集的磁信號的一部分，不能作出任何小於幾個微米，所以它不能拾取信號從微小的卷。

其他方法，如磁共振力顯微鏡 （MRFM），已經發展到非常小的尺度上的圖像，但這些只有在超低溫度下工作，所以不能走出實驗室環境中使用。

該新方法使用氮空位 （NV） 缺陷，發生在兩個相鄰碳原子在鑽石中的由一個氮原子和一個空的格子網站取代。

NV 網站是能夠檢測振動性很弱的磁場來自樣品中質子的自旋。

缺陷和職位空缺

托比亞斯 Staudacher 和蔓萊因哈德斯圖加特大學、德國，和他的同事使用這些 NV 缺陷記錄他們放在表面上的一顆鑽石的各種材料的核磁共振譜。

第一次團隊嵌入在鑽石的表面下單 NV 缺陷 7 nm。

在量子水準上，我們的 NV 是在兩個自旋狀態 — — 明亮和黑暗的螢光。

因此我們建立了一種非常基本的量子演算法或協定 — — 自旋翻轉從亮到暗只有當它檢測到質子的振盪，並且我們可以檢測到這種與光電二極體或觀景窗，萊因哈德解釋。

團隊用此方法來檢測質子自旋數目的液體和固體樣品放在鑽石的表面上。

要建立實際的 3D 圖像，在納米尺度上，然而，該示例以某種方式需要為之感動 ；但由於當前方法涉及放在鑽石的表面上，這是不可能。

相反，萊因哈德和他的團隊正在開發金剛石（與 NV 缺陷）原子力顯微鏡（AFM）小貼士可以像一個掃描設備用於圖像的樣本，在全三維。

我們對這種方法相當樂觀已建立此設備一段時間現在，萊因哈德說。

他還指出，雖然能夠開展的過程在室溫下是一個巨大的優勢，該團隊還將建立一些金剛石原子力顯微鏡裝置的低溫度研究的單位。

他告訴非議很多樣本，如蛋白，在成像作為他們移動和晃動太多在室溫，所以凍結他們會給一個更精確的圖像需要低的溫度。

不同的應用

萊因哈德聲稱分開從最基本的應用程式 — — 能夠解決單個原子在室溫 — — 在未來該方法可以有許多其他應用程式。

他聲稱這項技術可以説明固態研究人員和納米技術社區形象他們小小的裝置，"事項每個原子的一種裝置"。

目前，納米技術的研究人員可以只圖像表面的他們的設備。

使用這種技術，他們可以選擇性地和化學圖像在表面之下，萊因哈德說。

另一個潛在的應用程式的方法包括使用它作為一個兩極分化的代理傳統核磁共振。

這將涉及偏光 NV 缺陷和缺陷從向樣品轉移這種兩極化。

該方法也可適用到量子資訊存儲 — — 單一旋轉已存儲和，然後恢復從內華達州，提供在量子電腦中存儲資訊的方式。

操控性的測量

另一組包括丹 Rugar 和約翰 Mamin 的 IBM 研究部在加利福尼亞州，美國和同事們。

研究人員還使用 NVs 在一顆鑽石，只是在它的表面 ；但是，他們的樣品在金剛石表面本身不是放在它旁邊。

他們的樣品是一種有機高分子聚合物。

他們操縱的 NV 缺陷，以及樣品的和額外的無線電頻率域，以操縱樣品中的氫原子中電子自旋電子的自旋回聲。

團隊認為技術的靈敏度可以，總有一天，甚至允許單個質子要解決。

這項研究發表在科學.

關於作者

Tushna 糧食是非議的記者

 

 

引用：http://translator.live.com/BV.aspx?ref=IE8Activity&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2013%2Ffeb%2F01%2Fdiamond-downsizes-classical-mri-and-nmr