?重大科学突破:实现最小核磁共振成像,能对单个原子成像!

时间:2019-09-02 来源: 国际新闻

位于梨花女子大学基础科学研究所的量子纳米科学中心(QNS)的研究人员进行了世界上最小的磁共振成像(MRI)并取得了重大的科学突破。在与美国同事的国际合作中,科学家们利用新技术可视化单个原子的磁场。

作为诊断成像的一部分,MRI通常在医院中进行。磁共振成像检测人体中纺锤波的密度。主轴波是电子和质子的基本磁性。传统上,核磁共振扫描需要数十亿次旋转。

发表在《自然物理》上的新发现表明,这个过程现在可用于表面上的单个原子。为此,该团队使用了扫描隧道显微镜,该显微镜由带有尖头的金属尖端组成,允许研究人员通过扫描尖端表面来成像和检测单个原子。在这项工作中研究的两个元素,铁和钛,都是磁性的。通过精确制备样品,在显微镜下可以很容易地看到原子。然后,研究人员使用显微镜的尖端像磁共振成像仪。

(图示)明亮区域标记原子磁场的相同位置

为了实现这一点,由原子产生的三维磁场以前所未有的分辨率绘制。为此,研究人员将另一个旋转组连接到显微镜的尖锐金属尖端。与普通磁铁类似,两个自旋相互吸引或排斥,这取决于它们的相对位置。通过扫描原子表面的自旋簇,研究人员能够映射磁场相互作用。该研究的第一作者,QNS的Phillip Wilk博士说:结果表明,测量的磁相互作用取决于两个自旋的性质,一个在尖端,一个在样品。

例如,我们看到的铁原子信号与钛原子信号非常不同。这使得科学家们可以通过磁场特征区分不同类型的原子,这也表明这种技术非常强大。研究人员计划使用单原子磁共振成像将自旋分布映射到更复杂的结构,如分子和磁性材料。纳米尺度上出现了许多磁性现象,包括最新一代的磁存储设备。研究人员现在计划在显微镜下研究各种磁共振成像系统。

(图示)单个磁性原子沉积在氧化镁表面,由扫描隧道显微镜的磁头成像,使研究人员能够对原子磁场进行核磁共振扫描。

分析纳米级磁性结构的能力可以帮助研究人员开发新的材料和药物。此外,研究小组希望利用这种磁共振成像来表征和控制量子系统。这些对于未来的计算场景(也称为量子计算)非常有意义。我相信大多数人都对这些结果感到非常兴奋。这无疑是这一领域的里程碑。这对未来的研究非常重要。它可以用以前难以想象的精度绘制旋转及其磁场图。让我们有一个物质结构。更深入的了解开辟了基础研究的新领域!

博科公园

2019.08.13 17: 44

字数883

位于梨花女子大学基础科学研究所的量子纳米科学中心(QNS)的研究人员进行了世界上最小的磁共振成像(MRI)并取得了重大的科学突破。在与美国同事的国际合作中,科学家们利用新技术可视化单个原子的磁场。

作为诊断成像的一部分,MRI通常在医院中进行。磁共振成像检测人体中纺锤波的密度。主轴波是电子和质子的基本磁性。传统上,核磁共振扫描需要数十亿次旋转。

发表在《自然物理》上的新发现表明,这个过程现在可用于表面上的单个原子。为此,该团队使用了扫描隧道显微镜,该显微镜由带有尖头的金属尖端组成,允许研究人员通过扫描尖端表面来成像和检测单个原子。在这项工作中研究的两个元素,铁和钛,都是磁性的。通过精确制备样品,在显微镜下可以很容易地看到原子。然后,研究人员使用显微镜的尖端像磁共振成像仪。

(图示)明亮区域标记原子磁场的相同位置

为了实现这一点,由原子产生的三维磁场以前所未有的分辨率绘制。为此,研究人员将另一个旋转组连接到显微镜的尖锐金属尖端。与普通磁铁类似,两个自旋相互吸引或排斥,这取决于它们的相对位置。通过扫描原子表面的自旋簇,研究人员能够映射磁场相互作用。该研究的第一作者,QNS的Phillip Wilk博士说:结果表明,测量的磁相互作用取决于两个自旋的性质,一个在尖端,一个在样品。

例如,我们看到的铁原子信号与钛原子信号非常不同。这使得科学家们可以通过磁场特征区分不同类型的原子,这也表明这种技术非常强大。研究人员计划使用单原子磁共振成像将自旋分布映射到更复杂的结构,如分子和磁性材料。纳米尺度上出现了许多磁性现象,包括最新一代的磁存储设备。研究人员现在计划在显微镜下研究各种磁共振成像系统。

(图示)单个磁性原子沉积在氧化镁表面,由扫描隧道显微镜的磁头成像,使研究人员能够对原子磁场进行核磁共振扫描。

分析纳米级磁性结构的能力可以帮助研究人员开发新的材料和药物。此外,研究小组希望利用这种磁共振成像来表征和控制量子系统。这些对于未来的计算场景(也称为量子计算)非常有意义。我相信大多数人都对这些结果感到非常兴奋。这无疑是这一领域的里程碑。这对未来的研究非常重要。它可以用以前难以想象的精度绘制旋转及其磁场图。让我们有一个物质结构。更深入的了解开辟了基础研究的新领域!

位于梨花女子大学基础科学研究所的量子纳米科学中心(QNS)的研究人员进行了世界上最小的磁共振成像(MRI)并取得了重大的科学突破。在与美国同事的国际合作中,科学家们利用新技术可视化单个原子的磁场。

作为诊断成像的一部分,MRI通常在医院中进行。磁共振成像检测人体中纺锤波的密度。主轴波是电子和质子的基本磁性。传统上,核磁共振扫描需要数十亿次旋转。

发表在《自然物理》上的新发现表明,这个过程现在可用于表面上的单个原子。为此,该团队使用了扫描隧道显微镜,该显微镜由带有尖头的金属尖端组成,允许研究人员通过扫描尖端表面来成像和检测单个原子。在这项工作中研究的两个元素,铁和钛,都是磁性的。通过精确制备样品,在显微镜下可以很容易地看到原子。然后,研究人员使用显微镜的尖端像磁共振成像仪。

(图示)明亮区域标记原子磁场的相同位置

为了实现这一点,由原子产生的三维磁场以前所未有的分辨率绘制。为此,研究人员将另一个旋转组连接到显微镜的尖锐金属尖端。与普通磁铁类似,两个自旋相互吸引或排斥,这取决于它们的相对位置。通过扫描原子表面的自旋簇,研究人员能够映射磁场相互作用。该研究的第一作者,QNS的Phillip Wilk博士说:结果表明,测量的磁相互作用取决于两个自旋的性质,一个在尖端,一个在样品。

例如,我们看到的铁原子信号与钛原子信号非常不同。这使得科学家们可以通过磁场特征区分不同类型的原子,这也表明这种技术非常强大。研究人员计划使用单原子磁共振成像将自旋分布映射到更复杂的结构,如分子和磁性材料。纳米尺度上出现了许多磁性现象,包括最新一代的磁存储设备。研究人员现在计划在显微镜下研究各种磁共振成像系统。

(图示)单个磁性原子沉积在氧化镁表面,由扫描隧道显微镜的磁头成像,使研究人员能够对原子磁场进行核磁共振扫描。

分析纳米级磁性结构的能力可以帮助研究人员开发新的材料和药物。此外,研究小组希望利用这种磁共振成像来表征和控制量子系统。这些对于未来的计算场景(也称为量子计算)非常有意义。我相信大多数人都对这些结果感到非常兴奋。这无疑是这一领域的里程碑。这对未来的研究非常重要。它可以用以前难以想象的精度绘制旋转及其磁场图。让我们有一个物质结构。更深入的了解开辟了基础研究的新领域!

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