شرح خبر

براي تصويربرداري از مغز و ساير نمونه‌ها با كنتراست كافي،‌ اسكن‌هاي تشديدِ مغناطيسيِ هسته‌اي (NMR) بايد سيگنالي را از تعداد زيادي اسپين هسته‌ايِ پروتوني جمع‌آوري كنند كه نوعاً نيازمند كاوشِ (probe) حجمي با اندازه‌ي حداقل ميكرومتر تا ميليمتر است. اما لازمه‌ي كاربردهاي خاصي مثل تصويربرداري از پروتئين منفرد يا كاوش طرحواره‌اي  (pattern)از اسپين‌هاي منظم شده در ابررسانا،‌ حساس بودن به يك تك اسپين است. اكنون طرحي از NMR با چنين قابليتي توسط محققان دانشگاه هاروارد ارائه شده است كه در آن با استفاده از نقصِ (defect) جاي خاليِ نيتروژن (Nitrogen Vacancy: NV) در الماس، محل تك پروتون‌ها را در سطح الماس مشخص مي‌كند.

 

   A. O. Sushkov et al., Phys. Rev. Lett. (2014) 

 

NV‌‌ها كاوشگر‌هاي مغناطيسيِ فوق العاده حساسي هستند و پايه‌اي براي تصويربرداري NMR از آنسامبل‌هاي كم تعداد از اسپين‌هاي هسته‌اي فراهم مي‌آورند. اما نمي‌توان آن‌ها را بدون خراب شدن ويژگي‌هايشان خيلي به سطحِ چيپِ الماس نزديك كرد. اين موضوع روي كمينه‌ فاصله‌اي كه جاي خالي مي‌تواند از سطح نمونه داشته باشد قيد گذاشته و حساسيت آشكارسازي‌اش را محدود مي‌كند. براي غلبه بر اين مشكل، تيم تحقيقاتي به سرپرستي فيزيكدان ميخائيل لوكين (Mikhail Lukin) و شيميدان هونگ‌كيون پارك (Hongkun  Park) از نقايص مشخصي كه به طور طبيعي در سطح الماس ظاهر مي شوند به عنوان «گزارشگر‌هاي كوانتومي» استفاده كرده‌اند- يعني واسطه‌هايي كه NV را با نمونه مرتبط كند. اين نقايص، كه از حالت‌هاي الكترونيكي با اسپين 1/2 تشكيل شده‌اند، مي توانند ميدان مغناطيسيِ حاصل از اسپين‌هاي هسته‌اي را حس كرده و اين اطلاعات را به يك NV كه چند نانومتر زير سطح قرار گرفته است منتقل كنند. آنگاه مي‌توان اطلاعات مركز NV را با روش‌هاي اپتيكي به كمك ليزرها خواند. پژوهشگران نشان داده‌اند كه چنين طرحي مي‌تواند محل تك پروتون‌هاي موجود در مولكول‌هاي سطح الماس را، با دقت آنگستروم، آشكارسازي و تعيين كند.

اين تحقيق در Physical Review Letters چاپ شده است.

 

منبع

Synopsis: NMR Sees the Spin of a Single Proton

نویسنده خبر: مریم ذوقی
کد خبر :‌ 1584

آمار بازدید: ۲۳۴
همرسانی این خبر را با دوستان‌تان به اشتراک بگذارید:
«استفاده از اخبار انجمن فیزیک ایران و انتشار آنها، به شرط
ارجاع دقیق و مناسب به خبرنامه‌ی انجمن بلا مانع است.»‌


صفحه انجمن فیزیک ایران را دنبال کنید




حامیان انجمن فیزیک ایران   (به حامیان انجمن بپیوندید)
  • پژوهشگاه دانش‌های بنیادی
  • دانشگاه صنعتی شریف
  • دانشکده فیزیک دانشگاه تهران

کلیه حقوق مربوط به محتویات این سایت محفوظ و متعلق به انجمن فیریک ایران می‌باشد.
Server: Iran (45.82.138.40)

www.irandg.com