ثبت میدان مغناطیسی یک اتم توسط کوچکترین دستگاه MRI جهان برای اولین بار 

محققان موفق شده اند با استفاده از کوچکترین دستگاه تصویرسازی تشدید مغناطیسی (MRI) جهان، برای اولین بار تصویری از میدان مغناطیسی یک اتم را ثبت کنند. این یک دستاورد انقلابی محسوب می شود و می تواند در پیشرفت تحقیقات کوانتومی و نیز درک جهان در مقیاس اتمی کاربرد داشته باشد.

«آندریاس هاینریش» فیزیکدان از آزمایشگاه علوم پایه در سئول درباره این موضوع با ابراز هیجان گفته:

«این قطعاً یک نقطه عطف در حوزه [کاری] ما محسوب می شود و پیامدهای بسیار مهمی برای تحقیقات آتی دارد.»

MRI یا تصویر سازی تشدید مغناطیسی روشی است که در پزشکی امکان اسکن اعضای داخلی بدن را فراهم می کند. این دستگاه ها با استفاده از آهن رباهای بسیار قوی میدان مغناطیسی بسیار قدرتمندی را در اطراف بدن انسان ایجاد می کنند. طی این فرایند پروتون های هسته اتم های هیدروژنِ بدن وادار به قرار گیری در جهت میدان مغناطیسی اعمال شده می شوند و البته تمام این فرایندها در حالی است که اثرات جانبی هم ندارد.

تصویر سازی تشدید مغناطیسی

سپس فرکانس های رادیویی برای تحریک پروتون ها اعمال می شوند و آنها را مجبور به مغلوب شدن در برابر میدان می کنند. زمانی که این سیستم خاموش می شود حسگرها می توانند انرژی آزاد شده از پروتون ها در زمان بازگشت به میدان مغناطیسی خود را تشخیص دهند. خروجی حسگرها در نهایت به داده های تصویری تبدیل می شود.

اما اسکنرهای MRI پزشکی نیاز به تحریک کردن میلیاردها پروتون دارند تا حسگرها موفق به تشخیص شوند. محققان برای اینکه مقیاس کاربرد MRI را به مقداری بسیار کوچکتر تقلیل دهند از میکروسکوپ تونلی روبشی بهره برده اند؛ ابزاری که می تواند با استفاده از یک سوزن بسیار ظریف، در سطح اتمی از سطوح عکس برداری کند. این ابزار برای بررسی اتم های تیتانیوم و آهن کاربرد داشت اما با اتصال دسته ای از اتم های آهن مغناطیسی شده به نوک آن، به یک دستگاه MRI کوچک بدل شد. در نهایت دستگاه توانست به جای مرتب کردن پروتون ها، الکترون ها را به صف کند.

اما برای مرحله بعد نیاز بود که پالسی از جریان فرکانس رادیویی اعمال شود تا سنسورها قادر به تشخیص انرژی آزاد شده توسط الکترون ها باشند و در نهایت امکان عکس برداری میدان مغناطیسی یک اتم آهن یا تیتانیوم ممکن شود. به گفته «فیلیپ ویلک» از فیزیکدانان این آزمایشگاه این فرایند نشان داد که اثر متقابل میدان مغناطیسی که توسط محققان اندازه گیری شد به خصوصیات هر دو چرخش بستگی دارد؛ یک چرخش مربوط به نوک ابزار میکروسکوپ و دیگری در نمونه ای که آزمایش روی آن انجام شده است.

تصویر سازی تشدید مغناطیسی

به گفته او به عنوان مثال سیگنالی که از اتم های آهن ثبت می شود به میزان زیادی با آنچه که از اتم تیتانیوم دیده می شود متفاوت است. این موضوع کمک می کند که تفاوت های اتم های مختلف با بررسی خصوصیات میدان مغناطیسی آنها تشخیص داده شود؛ موضوعی که نشان از اهمیت بالای روش جدید دارد.

علاوه بر این این حساسیت این روش به اندازه ای بالا است که می تواند شناسایی اتم هایی که در کنار هم قرار گرفته اند را ممکن کند. در این راستا تیم محققان طرح های بزرگی برای آینده دارند. آنها معتقدند که این روش می تواند به طرز بی نظیری برای نقشه برداری از خصوصیات چرخش و مغناطیس ساختارهای بزرگتری از جمله مولکول ها هم کاربرد داشته باشد. علاوه بر این می تواند در شناسایی و کنترل سیستم های کوانتومی به کار بیاید؛ قابلیتی که احتمالاً در توسعه کامپیوترهای کوانتومی مفید خواهد بود.

نتایج این تحقیق در نیچر فیزیکس منتشر شده است.

مطالب مرتبط

کشف حالت جدیدی از ماده با قابلیت ارتقای سیستم‌های هوش مصنوعی

بسیاری از ما با چهار حالت کلاسیک ماده شامل جامد، مایع، گاز و پلاسما آشنا هستیم اما حالت‌های دیگری نیز وجود دارند. فیزیکدانان در دانشگاه‌های «اوپسالا» و «رادبود» موفق به شناسایی حالت جدیدی از ماده با نام «شیشه اسپینی خود القا» شده‌اند که می‌توان از آن برای ساخت پلتفرم‌های هوش مصنوعی استفاده کرد.خاصیت مغناطیسی معمولا... ادامه مطلب

سخنان احساسی ماسک پس از پرتاب تاریخی: ۱۸ سال برای این هدف کار کردیم

دیشب پس از سال‌ها تلاش شرکت اسپیس ایکس توانست فضانوردان ناسا را راهی ایستگاه فضایی بین‌المللی کند. ایلان ماسک پس از پرتاب فضاپیمای خود، در یک کنفرانس مطبوعاتی در «مرکز فضایی کندی» در فلوریدا از این موفقیت سخن گفت.ایلان ماسک در این کنفرانس حرف‌های خود را با اشاره به کار سخت کارکنان اسپیس ایکس و... ادامه مطلب

کپسول کرو دراگون با موفقیت به ایستگاه فضایی بین‌المللی متصل شد

کپسول «کرو دراگون» حامل دو فضانورد ناسا که شب گذشته پرتاب شده بود، پس از حدود ۱۹ ساعت با موفقیت به ایستگاه فضایی متصل شد.«اسپیس اکس» پس از نزدیک به ۲ دهه تلاش سرانجام شب گذشته فضانوردان ناسا را با راکت و کپسول اختصاصی خود روانه فضا کرد. هرچند این دستاورد بزرگ اسپیس اکس را... ادامه مطلب

در صورت سقوط راکت اسپیس ایکس چه بر سر فضانوردان ناسا می‌آمد؟

دیشب پس از سال‌ها ناسا فضانوردان خود را با استفاده از فضاپیمای کرو دراگون اسپیس ایکس از خاک آمریکا روانه ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) کرد. این ماموریت با موفقیت انجام شد و راکت فالکون ۹ نیز فرود موفقی داشت، اما اگر مشکلی برای راکت اسپیس ایکس رخ می‌داد، چه سرنوشتی در انتظار فضانوردان بود؟آخرین بار سال... ادامه مطلب

چین از احتمال آماده شدن واکسن کرونا تا پایان سال جاری میلادی خبر داد

روزبه‌روز بر تعداد مبتلایان به کرونا و قربانیان آن افزوده می‌شود، بیماری که منشا آن ووهان است. بسیاری از محققان و شرکت‌ها در حال توسعه واکسن کرونا هستند و حالا چین اعلام کرده که واکسن آن‌ها احتمالا تا پایان سال جاری میلادی آماده می‌شود.بر اساس اطلاعاتی که اخیرا از سوی کمیسیون نظارت و مدیریت دارایی دولتی... ادامه مطلب

فرود موفق راکت فالکون ۹ پس از پرتاب تاریخی کرو دراگون [تماشا کنید]

راکت فالکون ۹ که برای نخستین بار فضانوردان ناسا را راهی ایستگاه بین المللی کرد، پس از پایان ماموریت با موفقیت در نقطه تعیین شده فرود آمد.اسپیس اکس شب گذشته در رویدادی تاریخی دو فضانورد با سابقه ناسا به نام های «باب بنکن» و «داگلاس هارلی» را با کپسول «کرو دراگون» روانه ایستگاه فضایی بین المللی... ادامه مطلب

ویجیاتو

نظرات ۰

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

رمزتان را گم کرده‌اید؟