Молекулярний крупний план

18 лютого 2023 (Новини Nanowerk) Уявіть, що ви йдете на МРТ свого коліна. Це сканування вимірює щільність молекул води, присутніх у вашому коліні, з роздільною здатністю приблизно один кубічний міліметр, що чудово підходить для визначення, наприклад, чи розірваний меніск у коліні. Але що, якщо вам потрібно дослідити структурні дані однієї молекули, розмір якої становить п’ять кубічних нанометрів, або приблизно в десять трильйонів разів менший за найкращу роздільну здатність сучасних МРТ-сканерів? Це мета доктора Аміта Фінклера з відділу хімічної та біологічної фізики Інституту науки Вейцмана. У недавньому дослідженні (Фізичний огляд застосовано, «Відображення одиничних електронних обертів за допомогою магнітної томографії»), Фінклер, аспірант Дан Юділевич та їхні співробітники з Університету Штутгарта, Німеччина, зуміли зробити гігантський крок у цьому напрямку, продемонструвавши новий метод зображення окремих електронів. Цей метод, який зараз знаходиться на початковій стадії, одного дня може бути застосований для зображення різних типів молекул, що могло б революціонізувати розвиток фармацевтики та характеристику квантових матеріалів. Експериментальна установка: діамантова мембрана товщиною 30 мікрон з одним датчиком, у середньому, у верхній частині кожного стовпця, збільшеним у 2,640 разів (верхня) і 32,650 разів (нижня) Сучасні методи магнітно-резонансної томографії (МРТ) були використані. Десятиліттями відігравала важливу роль у діагностиці величезної кількості захворювань, але хоча ця технологія була новаторською для незліченних життів, є деякі основні проблеми, які ще потрібно вирішити. Наприклад, ефективність зчитування МРТ дуже низька, тому для функціонування потрібна вибірка в сотні мільярдів молекул води, якщо не більше. Побічним ефектом такої неефективності є те, що результат усереднюється. Для більшості діагностичних процедур усереднення є оптимальним, але коли ви усереднюєте стільки різних компонентів, деякі деталі втрачаються – можливо, приховуються важливі процеси, які відбуваються в меншому масштабі. Чи є це проблемою чи ні, залежить від запитання, яке ви ставите: наприклад, існує багато інформації, яку можна отримати з фотографії натовпу на переповненому футбольному стадіоні, але фотографія, ймовірно, не буде найкращим інструментом використовувати, якщо ми хочемо дізнатися більше про родимку на щоці людини, яка сидить на третьому місці чотирнадцятого ряду. Якби ми хотіли зібрати більше даних про крота, підібратися ближче, ймовірно, було б правильним шляхом. Фінклер і його співробітники по суті пропонують молекулярний знімок крупним планом. Застосування такого інструменту може надати дослідникам можливість уважно вивчити структуру важливих молекул і, можливо, прокласти шлях до нових відкриттів. Крім того, є деякі випадки, коли невелике «полотно» буде необхідним для самої роботи, наприклад, на попередніх стадіях фармацевтичної розробки. Отже, як можна отримати більш точний еквівалент МРТ, який може працювати на невеликих зразках – аж до окремої молекули? Фінклер, Юділевич і штутгартський доктор. Райнер Штер і Андрій Денисенко розробили метод, який може точно визначити місцезнаходження електрона. Він заснований на обертовому магнітному полі, яке знаходиться в околицях центру азотної вакансії – дефекту розміром з атом у спеціальному синтетичному алмазі, який використовується як квантовий датчик. Через свій атомарний розмір цей датчик особливо чутливий до змін поблизу; через свою квантову природу він може розрізняти, чи присутній один електрон або більше, що робить його особливо придатним для вимірювання розташування окремого електрона з неймовірною точністю. «Цей новий метод, — каже Фінклер, — можна використати, щоб забезпечити додаткову точку зору до існуючих методів, щоб краще зрозуміти святу молекулярну трійцю структури, функції та динаміки». Для Фінклера та його колег це дослідження є ключовим кроком на шляху до точного нанозображення, і вони передбачають майбутнє, у якому ми зможемо використовувати цю техніку для зображення різноманітного класу молекул, які, сподіваємось, будуть готові до їх великим планом.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62405.php