Sejak tahun 1950 -an, para ilmuwan telah menggunakan Gelombang radio untuk menemukan “sidik jari” molekuler dari bahan yang tidak diketahui, membantu dalam tugas -tugas yang bervariasi seperti memindai tubuh manusia dengan mesin resonansi magnetik dan mendeteksi bahan peledak di bandara.
Representasi artistik dari perbedaan nukleik kecil yang terdeteksi menggunakan bentuk resonansi quadruple nuklir yang dijelaskan dalam artikel baru. Kredit Gambar: Mathieu Ouellet
Namun, metode ini didasarkan pada tanda -tanda rata -rata miliaran atom, yang membuat tidak mungkin untuk mendeteksi variasi kecil antara molekul individu. Keterbatasan ini menghambat aplikasi di bidang seperti penelitian protein, di mana perbedaan kecil dalam fungsionalitas kontrol bentuk dan dapat menentukan perbedaan antara kesehatan dan penyakit.
Ide Subatomis
Sekarang, para insinyur Fakultas Teknik dan Ilmu Terapan Universitas Pennsylvania (Penn Engineering) telah menggunakan sensor kuantum untuk melakukan variasi inovatif dari spektroskopi obat quadruple nuklir (NQR), sebuah teknik yang secara tradisional digunakan untuk mendeteksi obat dan eksplosif nuklir (NQR), sebuah teknik yang secara tradisional digunakan untuk mendeteksi obat dan eksplosif nuklir (NQR), sebuah teknik yang secara tradisional digunakan untuk mendeteksi obat dan eksplosif nuklir (NQR), sebuah teknik yang secara tradisional digunakan untuk mendeteksi obat dan eksplosif nuklir (NQR), sebuah teknik yang secara tradisional digunakan untuk mendeteksi obat dan eksplosif nuklir (NQR), sebuah teknik yang secara tradisional digunakan untuk mendeteksi obat dan eksplosif nuklir ( atau menganalisis apoteker.
Dijelaskan dalam Lirik NanoMetode baru sangat tepat sehingga dapat mendeteksi sinyal NQR dari masing -masing atom, suatu prestasi yang pernah dianggap tidak dapat dicapai. Sensitivitas yang belum pernah terjadi sebelumnya ini membuka pintu untuk kemajuan di bidang -bidang seperti pengembangan obat, di mana pemahaman interaksi molekuler pada tingkat atom adalah hal mendasar.
“Teknik ini memungkinkan kita untuk mengisolasi inti individu dan mengungkapkan perbedaan kecil dalam apa yang diyakini sebagai molekul yang identik,” katanya Lee BassettAssociated Professor in Electrical and Systems Engineering (ESA), Direktur Penn’s Laboratorium Teknik Quantum (Qel) dan penulis utama surat kabar. “Dengan berfokus pada satu nukleus, kita dapat menemukan detail tentang struktur molekul dan dinamika yang sebelumnya disembunyikan. Kapasitas ini memungkinkan kita untuk mempelajari blok konstruksi dunia alami pada skala yang benar -benar baru. “
Penemuan yang tidak terduga
Penemuan ini berasal dari pengamatan yang tidak terduga selama percobaan rutin. Alex BreitweiserPhD baru-baru ini dalam Fisika Sekolah Seni dan Ilmu Pengetahuan Penn dan penulis pertama dari dokumen tersebut, yang sekarang menjadi peneliti di IBM, bekerja dengan lowongan nitrogen (NV) dalam berlian: cacat skala atom yang sering digunakan dalam kuantum Sensasi: Ketika dia melihat pola yang tidak biasa dalam data.
Sinyal periodik tampak seperti artefak eksperimental, tetapi bertahan setelah pemecahan masalah tunggal. Kembali ke buku teks tahun 50 -an dan 60 -an tentang resonansi magnetik nuklir, Breitweiser mengidentifikasi mekanisme fisik yang menjelaskan apa yang mereka lihat, tetapi itu sebelumnya telah dikesampingkan secara eksperimental tidak signifikan.
Kemajuan teknologi memungkinkan tim untuk mendeteksi dan mengukur efek yang dulunya di luar jangkauan instrumen ilmiah. “Kami menyadari bahwa kami tidak hanya melihat anomali,” kata Brietweiser. “Kami memasuki rezim fisika baru yang dapat kami akses dengan teknologi ini.”
Presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya
Pemahaman tentang efeknya lebih lanjut dikembangkan melalui kolaborasi dengan para peneliti dari Universitas Teknologi Delft Di Belanda, di mana Breitweiser telah menghabiskan waktu penelitian tentang topik -topik terkait sebagai bagian dari beasiswa internasional. Menggabungkan pengalaman dalam fisika eksperimental, deteksi kuantum dan pemodelan teoritis, tim menciptakan metode yang mampu menangkap sinyal atom individu dengan presisi yang luar biasa.
“Ini agak seperti mengisolasi satu baris pada spreadsheet besar,” jelasnya Mathieu ouelletyang baru lulus dari itu dan penulis pertama surat kabar. “NQR tradisional menghasilkan sesuatu seperti rata -rata: Anda memiliki gagasan tentang data secara umum, tetapi Anda tidak tahu apa -apa tentang titik data individu. Dengan metode ini, seolah -olah kita telah menemukan semua data di balik rata -rata, mengisolasi sinyal nukleus dan mengungkapkan sifat uniknya. “
Menguraikan sinyal
Menentukan dasar teoritis dari hasil eksperimen yang tidak terduga membutuhkan upaya yang signifikan. Oulellet harus dengan hati -hati mencoba beberapa hipotesis, menjalankan simulasi dan melakukan perhitungan sehingga mereka bertepatan dengan data dengan kemungkinan penyebab. “Ini seperti mendiagnosis pasien sesuai dengan gejalanya,” jelasnya. “Data menunjukkan sesuatu yang tidak biasa, tetapi sering ada beberapa penjelasan yang mungkin. Dia membutuhkan waktu lama untuk mencapai diagnosis yang benar. “
Melihat ke masa depan, para peneliti melihat potensi besar untuk metode mereka untuk mengatasi tantangan ilmiah yang mendesak. Dengan mengkarakterisasi fenomena yang tersembunyi di atas, metode baru ini dapat membantu para ilmuwan lebih memahami mekanisme molekuler yang membentuk dunia kita.
Air mancur: Universitas Pennsylvania
