Исследователям из США удалось сгенерировать сильные магнитные поля в наномасштабах, сфокусировав поток электронов на наноразмерном сужении металла. Процедура, основанная на методах ядерного магнитного резонанса, позволила им получить информацию об объектах наномира с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) и спектроскопии при пространственном разрешении всего в 10 нм. Как считают сами ученые, такая «нано»-МРТ может быть чрезвычайно полезной для визуализации биологических организмов. Кроме того, если новую методику несколько улучшить, в будущем она сможет использоваться даже для изображения вирусов и белковых макромолекул.

Группа ученых из University of Illinois (США) создала свою наноразмерную установку МРТ, путем присоединения анализируемого образца к концу механического резонатора, представляющего собой кремниевую нанопроволоку (планку кремния приблизительно 15 мкм в длину и 50 нм в ширину). Нанопроволока с закрепленным образцом была размещена над металлическим сужением (ширина которого составляет 240 нм, а толщина – 100 нм) таким образом, чтобы иметь возможность колебаться.

При пропускании высокочастотного электрического тока через это сужение, оно способно генерировать сильное магнитное поле в области, где размещен образец, обеспечивая, таким образом, магнитный резонанс.

Исследователи использовали колебания электрического тока через сужение, чтобы создать градиент магнитного поля (причем, частота его изменения соответствовала частоте возникающих при этом колебаний нанопроволоки). Сила взаимодействия спинов в образце с переменным неоднородным магнитным полем вызывала крошечные вибрации нанопроводов (масштаба нескольких ангстрем), которые измерялись с помощью оптического интерферометра, входившего в состав экспериментальной установки.

Как говорят сами ученые, идея их установки основана на хорошо обкатанных методах МРТ, поскольку это очень эффективный метод визуализации.

В ходе эксперимента научной группе удалось успешно получить изображения образца из полистирола (в частности, двумерную проекцию плотности протонов в материале) с пространственным разрешением до 10 нм.

По мнению ученых, предложенная ими техника может в будущем быть применена для визуализации биологических образцов. В ближайших планах научной группы – достижение более высокого пространственного разрешения и попытка визуализировать частицу вируса. В идеале ученые хотели бы получить томограммы вирусных частиц в трех измерениях. Кроме того, они не оставляют надежды исследовать таким образом крупные макромолекулы белка.

Еще одним важным результатом исследования стало то, что ученым удалось использовать на таких пространственных масштабах методы, основанные на ядерном-магнитном резонансе. Потенциально они могут использоваться в будущем для кодирования так называемого спин-шума, т.е. сохранения информации в статистической флуктуации ядерных спинов в образце, а не в спиновой поляризации, как это чаще бывает.

В нанометровых масштабах сигнал, генерируемый такими флуктуациями, как правило, намного превышает тепловую спиновую поляризацию.

Подробные результаты работы опубликованы в журнале Physical Review X.

Источник(и): nanotechweb.org и sci-lib.com

Источник: http://www.nanonewsnet.ru/news/2013/mrt-stanovitsya-nanorazmernoi