Diversos

A menor máquina de ressonância magnética do mundo captura a imagem do campo magnético de um único átomo

A menor máquina de ressonância magnética do mundo captura a imagem do campo magnético de um único átomo


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Em uma inovação mundial, os cientistas capturaram uma imagem do campo magnético de um átomo, abrindo a porta para novas maneiras de interagir com a matéria em um nível quântico para pesquisadores e aplicações comerciais do fenômeno quântico, como a computação quântica.

A menor máquina de ressonância magnética do mundo imagens de um campo magnético do átomo pela primeira vez

Pesquisadores do Center for Quantum Nanoscience (QNS) do Institute for Basic Science, parte da Ewha Womans University em Seul, Coreia do Sul, usaram a menor máquina de imagem por ressonância magnética (MRI) do mundo para capturar os campos magnéticos de átomos individuais pela primeira vez.

RELACIONADOS:QUÃO PERIGOSO É UM SCANNER DE MRI?

Publicado este mês no jornal Física da Natureza, o trabalho da equipe QNS abre a porta para uma maneira totalmente nova de interagir com a matéria em um nível quântico, envolvendo tudo, desde a pesquisa básica até as aplicações comerciais e industriais do fenômeno quântico, como lasers, computação quântica e diagnósticos médicos. “Estou muito animado com esses resultados”, disse o professor Andreas Heinrich, diretor da QNS. “É certamente um marco em nosso campo e tem implicações muito promissoras para pesquisas futuras”.

As máquinas de ressonância magnética funcionam medindo as densidades relativas dos 'spins', a fonte da força magnética entre os elétrons e os prótons. Normalmente, as máquinas de ressonância magnética precisam de muitos bilhões desses spins para fazer uma imagem, mas o processo no nível macro é o mesmo que para um único átomo, portanto, o registro do campo magnético de um único átomo requer a criação de uma maneira de detectar um único campo magnético entre bilhões de outros.

Para fazer isso, os cientistas do QNS usaram um microscópio de tunelamento de varredura (STM), cuja ponta é tão afiada quanto um único átomo e que permite aos cientistas interagir com átomos individuais enquanto eles fazem a varredura ao longo da superfície. Os pesquisadores optaram por se concentrar em dois átomos em particular, ferro e titânio, que são magneticamente ativos e, graças à sua colocação precisa em uma superfície de óxido de magnésio, os próprios átomos já eram visíveis para os pesquisadores que usam o STM normalmente.

Para detectar os campos magnéticos dos átomos, os cientistas anexaram outro 'aglomerado de spin' magneticamente ativo à ponta de metal do STM, que então passou sobre os átomos como antes. Agora, porém, os pesquisadores puderam registrar a atração ou repulsão do campo magnético do átomo, exatamente da mesma forma que ímãs comumente usados ​​de carga oposta ou semelhante se comportam, detectado pelo aglomerado de spin na ponta do STM.

Isso deu aos pesquisadores uma visão 3D incrivelmente detalhada do campo magnético gerado pelo único átomo que eles estavam passando. Além disso, os átomos de ferro e os átomos de titânio interagiram com o aglomerado de spin na ponta de maneiras caracteristicamente diferentes e em graus diferentes, tornando possível determinar o tipo de átomo que está sendo passado a partir de sua interação com o aglomerado de spin na ponta de o STM.

"Acontece que a interação magnética que medimos depende das propriedades de ambos os spins, o da ponta e o da amostra", disse o autor principal, Dr. Philip Willke. "Por exemplo, o sinal que vemos para átomos de ferro é muito diferente daquele para átomos de titânio. Isso nos permite distinguir diferentes tipos de átomos por sua assinatura de campo magnético e torna nossa técnica muito poderosa.”

Os pesquisadores esperam que sua técnica possibilite a exploração de estruturas ainda mais complexas em nanoescala, como as distribuições de spin de átomos dentro de compostos químicos, ou permita o controle preciso de material magnético, como os usados ​​por dispositivos de armazenamento magnético modernos. "Muitos fenômenos magnéticos ocorrem em nanoescala, incluindo a geração recente de dispositivos de armazenamento magnético", disse o co-autor do estudo, Dr. Yujeong Bae. "Agora planejamos estudar uma variedade de sistemas usando nossa ressonância magnética microscópica."

Os pesquisadores esperam que sua técnica possa até ajudar a controlar e promover o desenvolvimento de sistemas quânticos de comunicação ou computação, algo que tem sido um grande problema para os sistemas de computação quântica que ainda não tem uma solução real e satisfatória.

Resta saber se essa solução está na nova técnica de ressonância magnética da equipe QNS, mas certamente abre um novo caminho de pesquisa que vale a pena explorar. “A capacidade de mapear spins e seu campo magnético com uma precisão até então inimaginável nos permite obter um conhecimento mais profundo sobre a estrutura da matéria e abre novos campos de pesquisa básica”, disse Heinrich.


Assista o vídeo: Challenges in Biomathematical Modeling - IM, UFRJ (Pode 2022).