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Nature:科学家用钻石打造磁共振影像显微镜

 


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本文摘要:基于钻石的光学系统,可利用电子的磁共振观测电荷原子,以及动态仔细观察化学反应过程。

基于钻石的光学系统,可利用电子的磁共振观测电荷原子,以及动态仔细观察化学反应过程。通过钻石打造出的分析仪,量子显微镜可以帮助科研人员研究纳米尺度微观世界的奥秘,诸如DNA如何在细胞内拉链、药物如何起到、细菌如何新陈代谢金属等。至关重要的是,量子显微镜可以给溶液中的离子分开光学,说明了正在再次发生的生物化学反应,而不干预反应过程。

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2月14日,研究这种系统的一个团队在ArXiv服务器上公布实印本阐释了他们的研究成果。如同医用磁共振光学(MRI)设备可以说明了人体内部结构而不导致损害一般,可以用作分子结构的类似于光学系统仍然是科研人员的憧憬。

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利用电子自旋构成量子级光学的量子磁共振光学技术的目标,正是为化学反应、还包括不含金属离子的化学反应展开光学。现有的磁共振光学技术不能展出10微米或以上的结构。如果要观测细胞中的金属离子,唯一的方法是重新加入可与之反应的化学物质,或者冷藏细胞以便可以在高倍显微镜下展开光学——这些过程都将杀掉细胞。

该新型显微镜,需要获取铜离子的量子磁共振影像。DavidSimpson/UniversityofMelbourne医用磁共振设备的原理是:将病人置放磁场中,人体内原子的质子不会与设备内磁场的磁力线偏移;然后设备向人体待光学区域升空射频脉冲,使得质子瓦解偏移状态;当脉冲完结时,质子新的偏移并获释特定频率的电磁波;如果人体的组织获释的电磁波频率与设备中探测器的频率剧情片,两个频率不会产生共振,就像调到同一音调的吉他琴弦一样;此类设备利用这一共振重构人体影像。在澳大利亚墨尔本大学,由物理学家LloydHollenberg和DavidSimpson率领的团队期望通过这个技术观测细胞内的金属离子。某些金属离子对细胞危害,而另一些则为生物化学反应所须要,比如参予新陈代谢的金属离子。

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问题是,核磁共振分析仪必须与待光学物体大体为同等尺寸。而对于观测单一原子,这个拒绝目前还无法符合。


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