USD
96.07
-1.17
EUR
105.11
-1.40
Категория: Наука и технологииНаука и технологии
17 ноября 2022 г. в 16:16

Квантовые микроскопы могут сделать МРТ атомного масштаба

Квантовые микроскопы могут сделать МРТ атомного масштаба
spectrum.ieee.org
По словам исследователей, новый прототип «квантового микроскопа» однажды позволит с беспрецедентной точностью анализировать материю, сообщает издание IEEE Spectrum.
Согласно новому исследованию, такой прибор сможет исследовать производительность двухмерной электроники атомарной толщины следующего поколения и выполнять МРТ-сканирование молекул, что поможет получить важную информацию для осуществления открытий в области медицины.
Квантовая микроскопия использует квантовые датчики для отображения магнитных, электрических, тепловых и других характеристик образцов в микроскопических масштабах. В новом исследовании учёные разработали прототип квантового микроскопа на основе чешуек гексагонального нитрида бора. Этот вид керамики часто находит применение в качестве изоляционного материала в двумерной электронике атомарной толщины.
Прототип системы микроскопии помещает гексагональные чешуйки нитрида бора толщиной от 10 до 100 нанометров поверх образцов. Эти образцы имеют дефекты, в которых отсутствуют атомы бора. Когда отрицательно заряженные свободные ячейки освещаются зелёным лазерным лучом, они флуоресцируют в ближнем инфракрасном диапазоне. Магнитные, электрические, тепловые и другие помехи могут изменить эту реакцию, позволяя этим дефектам служить датчиками. Каждая гексагональная чешуйка нитрида бора представляет собой массив датчиков.
В ходе экспериментов учёные проанализировали чешуйки теллурида хрома, материала, обладающего магнитными свойствами чуть выше комнатной температуры. Магнитные материалы часто делятся на домены, в которых все магнитные полюса указывают в одном направлении. Исследователи смогли отобразить магнитные домены образца в условиях окружающей среды, что ранее считалось невозможным. Кроме того, учёные могли одновременно нанести на карту тепловые и магнитные характеристики чешуек теллурида хрома, чтобы увидеть связи между температурой и магнетизмом в образце. Они также могли отображать зарядные токи и нагрев графенового устройства во время его работы.
Квантовый микроскоп может также отображать атомные структуры молекул, по сути, реализуя МРТ атомного масштаба.
«Это было бы чрезвычайно полезно для биомедицинских исследований, потому что это может позволить нам составить карту атомной структуры некоторых биомолекул, которые в настоящее время не поддаются стандартным методам определения», — говорит соавтор исследования Александр Хили, физик из Мельбурнского университета.
Гексагональный нитрид бора также может найти применение в приложениях дистанционного зондирования для измерения магнитных полей с высокой точностью, выходящей за рамки того, что возможно с помощью существующих технологий.
«Существует много потенциальных применений этих квантовых магнитометров — например, обнаружение аномалий в магнитном поле Земли для обнаружения скрытых объектов и разведки ресурсов, картирование подземных полезных ископаемых», — объяснил Хили.
0 комментариев