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La máquina de resonancia magnética más pequeña del mundo captura la imagen del campo magnético de un solo átomo

La máquina de resonancia magnética más pequeña del mundo captura la imagen del campo magnético de un solo átomo


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En una primicia mundial, los científicos han capturado una imagen del campo magnético de un átomo, abriendo la puerta a nuevas formas de interactuar con la materia a nivel cuántico para investigadores y aplicaciones comerciales de fenómenos cuánticos, como la computación cuántica.

La máquina de resonancia magnética más pequeña del mundo obtiene imágenes del campo magnético de un átomo por primera vez

Investigadores del Centro de Nanociencia Cuántica (QNS) del Instituto de Ciencias Básicas, que forma parte de la Universidad de Mujeres Ewha en Seúl, Corea del Sur, han utilizado la máquina de imágenes por resonancia magnética (IRM) más pequeña del mundo para capturar los campos magnéticos de átomos individuales. por primera vez.

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Publicado este mes en la revista Física de la naturaleza, el trabajo del equipo de QNS abre la puerta a una forma completamente nueva de interactuar con la materia a nivel cuántico, lo que implica todo, desde la investigación básica hasta las aplicaciones comerciales e industriales del fenómeno cuántico, como los láseres, la computación cuántica y el diagnóstico médico. "Estoy muy entusiasmado con estos resultados", dijo el profesor Andreas Heinrich, director de QNS. "Sin duda, es un hito en nuestro campo y tiene implicaciones muy prometedoras para la investigación futura".

Las máquinas de resonancia magnética funcionan midiendo las densidades relativas de 'espines', la fuente de la fuerza magnética entre electrones y protones. Normalmente, las máquinas de resonancia magnética necesitan muchos miles de millones de estos giros para hacer una imagen, pero el proceso en el nivel macro es el mismo que para un solo átomo, por lo que registrar el campo magnético de un solo átomo requiere crear una forma de detectar un solo campo magnético. entre miles de millones de otros.

Para hacer esto, los científicos de QNS utilizaron un microscopio de efecto túnel (STM), cuya punta es tan afilada como un solo átomo y que permite a los científicos interactuar con átomos individuales mientras escanean a lo largo de una superficie. Los investigadores optaron por centrarse en dos átomos en particular, hierro y titanio, que son magnéticamente activos y, gracias a su colocación de precisión en una superficie de óxido de magnesio, los átomos mismos ya eran visibles para los investigadores que usaban el STM de forma normal.

Para detectar los campos magnéticos de los átomos, los científicos unieron otro 'cúmulo de espines' magnéticamente activo a la punta de metal del STM, que luego pasaron sobre los átomos como antes. Ahora, sin embargo, los investigadores pudieron registrar la atracción o repulsión del campo magnético del átomo, exactamente la forma en que se comportan los imanes de carga opuesta o similar de uso común, según lo detecta el grupo de espines en la punta del STM.

Al hacerlo, los investigadores obtuvieron una vista en 3D increíblemente detallada del campo magnético generado por el único átomo por el que pasaban. Además, los átomos de hierro y los átomos de titanio interactuaron con el grupo de espín en la punta de formas característicamente diferentes y en diferentes grados, lo que hace posible determinar el tipo de átomo sobre el que se pasa a partir de su interacción con el grupo de espín en la punta de el STM.

"Resulta que la interacción magnética que medimos depende de las propiedades de ambos giros, el de la punta y el de la muestra", dijo el autor principal, el Dr. Philip Willke. "Por ejemplo, la señal que vemos para los átomos de hierro es muy diferente de la de los átomos de titanio. Esto nos permite distinguir diferentes tipos de átomos por su firma de campo magnético y hace que nuestra técnica sea muy poderosa".

Los investigadores esperan que su técnica permita explorar estructuras aún más complejas en la nanoescala, como las distribuciones de espín de los átomos dentro de los compuestos químicos o permitir el control de precisión de material magnético como los utilizados por los dispositivos de almacenamiento magnético modernos. "Muchos fenómenos magnéticos tienen lugar a nanoescala, incluida la generación reciente de dispositivos de almacenamiento magnético", dijo el coautor del estudio, el Dr. Yujeong Bae. "Ahora planeamos estudiar una variedad de sistemas utilizando nuestra resonancia magnética microscópica".

Los investigadores esperan que su técnica pueda incluso ayudar a controlar y promover el desarrollo de sistemas cuánticos de comunicaciones o computación, algo que ha sido un problema importante para los sistemas de computación cuántica que aún no tiene una solución real y satisfactoria.

Queda por ver si esa solución se encuentra en la nueva técnica de resonancia magnética del equipo de QNS, pero ciertamente abre una nueva vía de investigación que vale la pena explorar. “La capacidad de mapear espines y su campo magnético con una precisión previamente inimaginable nos permite obtener un conocimiento más profundo sobre la estructura de la materia y abre nuevos campos de investigación básica”, dijo Heinrich.


Ver el vídeo: Principios físicos de la Resonancia Magnética (Junio 2022).


Comentarios:

  1. Gardanos

    Encontré muchas cosas útiles para mí

  2. Porrex

    Padborka genial

  3. Faern

    Encuentro que este es tu error.

  4. Sandy

    han respondido rápidamente :)

  5. Byram

    Estoy seguro de que es la mentira.



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