Установки магнітно-резонансної томографії (МРТ) є досить потужним інструментом, який дозволяє медикам заглянути всередину людського тіла і провести діагностику різних захворювань. Однак, група дослідників з Канади і США продемонструвала, що така ж сама технологія може дозволити вченим побачити і дуже маленькі речі, такі, як окремі молекули.
Розроблена ними МРТ-технологія має високу роздільну здатність, яка становить менше двох нанометрів, що еквівалентно ширині молекули ДНК.
Для отримання високої роздільної здатності дослідники використовували новий спеціальний генератор магнітного поля і імпульс лазерного світла, який дозволяє виділити деякі властивості ядер атомів і керувати цими властивостями під час проведення зйомки. Все це нагадує використання барвника, мікроскопа і пінцета в технології звичайної оптичної мікроскопії, але в даному випадку це працює в набагато меншому масштабі, що дозволяє вивчати властивості молекул біологічних зразків та інших мікроскопічних систем.
Технологія МРТ дозволяє отримувати зображення, використовуючи ефект ядерного магнітного резонансу. Ядра деяких атомів поглинають і повторно випромінюють радіохвилі, перебуваючи в середовищі сильного магнітного поля. Кожен з видів атомів випромінює радіохвилі з визначеною довжиною хвилі і в цих хвилях закладена додаткова інформація про конфігурації електричних полів, що оточують цей атом. Використання МРТ-технології на рівні окремих атомів дозволить перевірити ідентичність і вивчити структуру молекул в найдрібніших деталях, що, в свою чергу, дозволить вивчати роботу таких складних утворень, як білки.
Як вже згадувалося вище, нова МРТ-технологія працює за рахунок використання спеціального джерела магнітного поля CFFGS (current-focusing field gradient source), що виробляє магнітне поле, градієнт якого змінюється досить сильно зі зміною відстані. Це дозволяє дослідникам ідентифікувати вторинне радіовипромінювання від окремих ядер атомів і отримати високоточні дані про те, з якого місця простору прибули радіохвилі. У цій справі використовується сильно сфокусований промінь лазерного світла, який і забезпечує нанорозмірну роздільну здатність, що дозволяє відокремити корисний сигнал від перешкод, які виникають в результаті впливу змін магнітної складової навколишнього середовища.
На жаль, зйомка за допомогою нової МРТ-технології зараз проводиться тільки у двох просторових вимірювання. Але це не є проблемою, дослідницька група вже подала патентну заявку на новий метод, який дозволяє вести зйомку в трьох просторових вимірах. Крім цього, всі експерименти проводилися при температурі 4 Кельвіна, при температурі, коли молекула була повністю позбавлена можливості рухатися. Але в майбутньому дослідники планують вирішити дане питання, і якщо їм вдасться підняти температуру, при якій проводиться зйомка, то за допомогою нової технології можна буде вивчати динаміку молекул і їх перетворень.
Нова МРТ-технологія, що працює в режимі статичної зйомки, може використовуватися на практиці для вивчення та оптимізації структури напівпровідникових приладів і іншої електроніки, мікроелектромеханічних систем і маси інших речей мікроскопічного масштабу. Джерело