Мюнхенский технологический университет разрабатывает ядерный спиновый микроскоп для повышения точности визуализации

Исследовательская группа Мюнхенского технологического университета (TUM) разработала прорывную технологию — ядерную спиновую микроскопию, которая использует квантовые датчики для преобразования магнитных сигналов ядерного магнитного резонанса в оптические изображения, обеспечивая визуализацию со сверхвысоким разрешением. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications. Профессор квантового зондирования и научный сотрудник Дортмундского центра передового опыта в области квантовой науки и технологий (MCQST) Доминик Бухер рассказал, что квантовые датчики значительно повышают тонкость традиционной магнитно-резонансной томографии (МРТ), преобразуя магнитные сигналы в оптические и генерируя изображения.

Ядро ядерного спинового микроскопа лежит в крошечном алмазном чипе. Этот чип прошел специальную обработку на атомном уровне и выступает в качестве высокочувствительного квантового датчика, захватывающего сигналы магнитного поля МРТ. При лазерном облучении алмаз генерирует флуоресценцию, содержащую сигнальную информацию, и после высокоскоростной записи образуется изображение с разрешением до десяти миллионов дециметров. Ожидается, что в будущем эта технология четко представит структуру отдельных клеток. Исследовательская группа заявила, что точность его визуализации намного превосходит традиционные методы, предоставляя совершенно новые инструменты для научных исследований.

У этой технологии широкие перспективы применения. В исследованиях рака ядерная спиновая микроскопия может быть использована для тщательного наблюдения за отдельными клетками и выявления механизмов роста опухоли. При разработке лекарственных препаратов он может помочь в тестировании и оптимизации активных ингредиентов на молекулярном уровне. Сфера материаловедения также может извлечь выгоду из этого, например, анализируя химические свойства тонкопленочных материалов или катализаторов. Исследовательская группа запатентовала технологию и планирует еще больше повысить ее скорость и точность. Первый автор Карл Д. Бригель отметил, что сочетание квантовой физики и технологий визуализации открывает новое окно для понимания мира на молекулярном уровне и в долгосрочной перспективе может стать основным оборудованием для медицинской диагностики и исследований.