Магнитно-резонансная томография одного атома

03.08.2019

Группа ученых их Центра квантовых нанотехнологий (Center for Quantum Nanoscience, QNS), вместе с их коллегами из США, произвели магнитно-резонансную томографическую (МРТ) съемку на самом маленьком на сегодняшний день уровне. Объектами этой съемки выступали отдельные атомы, а в результате у ученых получилось наглядная визуализация распределения магнитного поля этих атомов.

Магнитно-резонансная томография, как правило, производится в больницах и других медицинских учреждениях, как часть процесса диагностики заболеваний. МРТ-технология позволяет получить картину плотности распределения спинов (вращения) электронов и протонов атомов человеческого тела, и чем больше таких вращений регистрируется чувствительными датчиками оборудования, тем более качественной и информативной получается производимая съемка.

Однако, ученые, о которых шла речь немного выше, доказали, что МРТ-технологию можно использовать и по отношению к единичным атомам, находящимся на поверхности. Для этого применяется туннельный сканирующий микроскоп, который при помощи наконечника, "заточенного" до атомарной толщины, позволяет просканировать и получить изображение отдельных атомов.

В данных экспериментах были исследованы атомы двух химических элементов, железа и титана, оба которых являются магнитными материалами. При помощи процесса манипулирования наноразмерными объектами атомы этих элементов были помещены на поверхность и, поэтому, они были хорошо видимы при помощи туннельного микроскопа. После этого исследователи произвели сканирование этих атомов наконечником микроскопа, что позволило получить картину распределения магнитного поля каждого атома и картину магнитного взаимодействия между атомами, которые или притягивались, или отталкивались, подобно крошечным магнитам в зависимости от направления вращения их электронов.

В скором времени исследователи при помощи "атомарной" МРТ-технологии планирую провести исследования и составить карты распределения магнитных полей более сложных структур, таких, как органические молекулы и кристаллы магнитных материалов. Это, в свою очередь, снабдит ученых новыми данными о строении материи, которые можно будет использовать позже при разработке новых материалов, к примеру. Кроме этого, данная технология может быть использована для измерений и управления состоянием квантовых систем, выполняющих определенные вычислительные функции намного быстрее обычных компьютеров.

<< Назад: Система жидкостного охлаждения Rosewill PB240-RGB 03.08.2019

>> Вперед: Твердотельные накопители Toshiba RD500 и RC500 02.08.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Химики борются с глобальным потеплением 24.12.2014 Глобальное потепление, изменение климата, парниковый эффект - наверное, каждый хоть раз слышал эти слова. Один из главных виновников потепления - углекислый газ, СО2. Это тот газ, который мы выдыхаем, который выходит из выхлопной трубы вашего автомобиля, который в огромном количестве выбрасывают в атмосферу химические и нефтеперерабатывающие заводы. Рост содержания углекислого газа в атмосфере приводит не только к климатическим изменениям. Вспомним, что если в комнате становится душно, а это связано как раз с увеличенной концентрацией двуокиси углерода, мы открываем окно, чтобы впустить свежий воздух. Но как можно "проветрить" нашу планету, где находится та самая форточка, которую нужно открыть? С 1958 года в обсерватории Мануа-Лоа на Гавайях ведется постоянный мониторинг содержания углекислого газа. И результаты наблюдений не самые обнадеживающие - за последние пятьдесят лет содержание СО2 увеличилось почти на треть. Одним из основных источников углекислого газа в атмосфере стала промышленная деятельность человека, в первую очередь это сжигание и переработка природных ресурсов: нефти, газа и угля. Хотя на международном уровне прилагаются определенные усилия (Киотский протокол), призванные ограничить выбросы углекислого газа, без использования новых технологий решить эту проблему практически невозможно. Для того, чтобы снизить выбросы углекислого газа на промышленном предприятии, необходимо решить две проблемы: как отделить СО2 от остальных выделяемых газов, и что с ним потом делать. Существует несколько решений второй задачи: углекислый газ используют для производства минеральных удобрений, его закачивают в толщу земной коры вместо нефти или растворяют в мировом океане. Однако сначала его нужно получить в чистом виде. На сегодняшний день в промышленности для этого используется процесс, в котором исходный газ пропускают через раствор, содержащий производные аммиака. Но такая технология использует опасные, агрессивные вещества и требует существенных вложений. Исследователи из Корнелльского университета предложили интересное решение данной проблемы. Результатом более чем пятилетней работы стало вещество, способное эффективно улавливать углекислый газ, простое в применении и при этом не представляющее угрозы для окружающей среды. Это вещество представляет собой порошок, состоящий из мелких частиц, на которых закреплены особые молекулы. Частицы представляют собой пористую структуру из оксида кремния. На поверхности и внутри пор закреплены длинные полимерные цепочки из молекул полиаминов, которые способны улавливать и удерживать на себе двуокись углерода. Фактически получилось создать молекулярную губку, которая может активно впитывать в себя углекислый газ. Ценность изобретения в том, что такие губки не только эффективно поглощают СО2, но и длительное время не теряют своей работоспособности. Именно сочетание простоты применения, долговечности и эффективности дает им право на использование взамен существующей технологии. Исследователи планируют провести испытания собственной разработки на университетской теплоэлектростанции, что поможет привлечь интерес к изобретению.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026