Вы должны это видеть: физики сфотографировали молекулу с помощью МРТ

Технология МРТ известна физикам уже давно, но ее истинный потенциал начинает раскрываться только сейчас. С помощью томографа и лазерной установки ученые сфотографировали молекулу в ультравысоком разрешении.

Чтобы изучить свойства атомных ядер, ученые объединили специальный генератор магнитного поля и лазерную установку. Изобретение можно сравнить со своего рода идеальным набором красителей, микроскопа и пинцета, которые позволяют создавать невероятно детальные изображения того, как протоны ведут себя в пространстве шириной всего 2 нанометра. Подобная установка – универсальный инструмент для изучения характеристик молекул не только биологических, но и любых других микроскопических системах.

Изображение в ходе магнитно-резонансной томографии выходит с использованием ядерного магнитного резонанса. Ядра некоторых атомов поглощают и повторно излучают радиоволны в сильном магнитном поле. Понимание характеристик излучаемых радиоволн, как и их длины, дает информацию о сложном строении электрических полей вокруг атомов.

В больших масштабах это позволяет получить великолепные фотографии структуры тканей, в малых – определить строение и особенности отдельных молекул. Именно поэтому ученые намерены довести МРТ до последней возможной длины волны, чтобы иметь возможность изучать структуру таких маленьких объектов, как белки и полисахариды.

Согласно статье, опубликованной в журнале Physical Review X командой во главе с Раффи Будакяном (Raffi Budakian), профессором Института квантовых вычислений Ватерлоо, настоящая задача работы – определение фундаментальных свойств частиц, порождаемых магнитным полем, т. н. «спинов».

Итак, в чем же заключается суть исследования? Инструмент, называемый источником градиента поля фокусировки тока (CFFGS), создает сильное магнитное поле, которое быстро меняется на короткие расстояния. Это позволило исследователям с высоким разрешением идентифицировать частоты радиоизлучения ядер и их источники. Они подвергли образцы «бомбардировке» лазерными импульсами, что дало контроль за спинами протонов в наномасштабе и позволило отделить их от воздействия окружающей магнитной среды. Это не единственный способ визуализации молекул в таком масштабе, однако именно он отлично демонстрирует истинный потенциал МРТ.

Изображение, полученное в результате опытов команды Будакяна, было сделано только в одном измерении, но ученые не хотят останавливаться на этом. Раффи заявляет, что группа уже подала патент на технологию, демонстрирует визуализацию в трех измерениях. Из недостатков он отмечает, что эксперимент проводился в условиях всего на 4 градуса выше абсолютного нуля – более динамичные физические процессы МРТ пока не под силу.

Ранее портал "Знай.ua", рассказывал, что ученые ответили на главный вопрос человечества.