La resonancia magnética más pequeña del mundo se realiza en átomos individuales

La resonancia magnética permite escanear el campo magnético de átomos individuales con una resolución sin precedentes.

03.07.2019

Philip Willke et al.

Investigadores del Centro de Nanociencia Cuántica (QNS) del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) de la Universidad de Ewha Womans han hecho un gran avance científico al realizar la resonancia magnética (RM) más pequeña del mundo. En una colaboración internacional con colegas de los Estados Unidos, los científicos de QNS utilizaron su nueva técnica para visualizar el campo magnético de átomos individuales.

Una RMN se realiza rutinariamente en los hospitales hoy en día como parte de la imagenología para el diagnóstico. Las resonancias magnéticas detectan la densidad de los espines - los imanes fundamentales en los electrones y protones - en el cuerpo humano. Tradicionalmente, se requieren miles de millones y miles de millones de giros para una resonancia magnética. Los nuevos hallazgos, publicados en la revista Nature Physics, muestran que este proceso es ahora también posible para un átomo individual en una superficie. Para ello, el equipo utilizó un microscopio de barrido de túneles, que consiste en una punta metálica atómicamente afilada que permite a los investigadores obtener imágenes y explorar átomos individuales mediante el barrido de la punta a través de la superficie.

Los dos elementos que se investigaron en esta obra, el hierro y el titanio, son ambos magnéticos. Mediante la preparación precisa de la muestra, los átomos eran fácilmente visibles en el microscopio. Los investigadores entonces usaron la punta del microscopio como una máquina de RM para mapear el campo magnético tridimensional creado por los átomos con una resolución sin precedentes. Para ello, unieron otro grupo de rotación a la punta afilada de metal de su microscopio. Similar a los imanes de todos los días, los dos giros se atraen o repelen uno al otro dependiendo de su posición relativa. Al barrer el grupo de rotación de la punta sobre el átomo en la superficie, los investigadores pudieron trazar un mapa de la interacción magnética. El autor principal, el Dr. Philip Willke de QNS dice: "Resulta que la interacción magnética que medimos depende de las propiedades de ambos giros, el de la punta y el de la muestra. Por ejemplo, la señal que vemos para los átomos de hierro es muy diferente a la de los átomos de titanio. Esto nos permite distinguir diferentes tipos de átomos por su firma de campo magnético y hace que nuestra técnica sea muy poderosa".

Los investigadores planean usar su IRM de un solo átomo para mapear la distribución de espín en estructuras más complejas como moléculas y materiales magnéticos. "Muchos fenómenos magnéticos tienen lugar a nanoescala, incluyendo la reciente generación de dispositivos de almacenamiento magnético", dice el Dr. Yujeong Bae también de QNS, coautor de este estudio. "Ahora planeamos estudiar una variedad de sistemas usando nuestra resonancia magnética microscópica." La capacidad de analizar la estructura magnética en la nanoescala puede ayudar a desarrollar nuevos materiales y fármacos. Además, el equipo de investigación quiere utilizar este tipo de RM para caracterizar y controlar los sistemas cuánticos. Estos son de gran interés para futuros esquemas de computación, también conocidos como computación cuántica.

"Estoy muy entusiasmado con estos resultados. Es sin duda un hito en nuestro campo y tiene implicaciones muy prometedoras para futuras investigaciones", dice el Prof. Andreas Heinrich, Director de QNS. "La capacidad de mapear giros y su campo magnético con una precisión inimaginable, nos permite obtener un conocimiento más profundo sobre la estructura de la materia y abre nuevos campos de investigación básica."

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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