Manyetik rezonans kuvvet mikroskobu - Magnetic resonance force microscopy

Manyetik rezonans kuvvet mikroskobu (MRFM) manyetik rezonans görüntüleri elde eden bir görüntüleme tekniğidir (MR ) nanometre ölçeklerinde ve muhtemelen gelecekte atomik ölçeklerde. MRFM potansiyel olarak gözlemleyebilir protein kullanılarak görülemeyen yapılar X-ışını kristalografisi ve protein nükleer manyetik rezonans spektroskopisi. Tespiti manyetik dönüş tek elektron bu teknik kullanılarak gösterilmiştir. duyarlılık Mevcut bir MRFM mikroskobu, hastanelerde kullanılan tıbbi bir MRI'dan 10 milyar kat daha büyüktür.

Temel prensip

MRFM konsepti, aşağıdakilerin fikirlerini birleştirir: manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ve atomik kuvvet mikroskopisi (AFM). Geleneksel MRI, bir endüktif bobin kullanır. anten yankılanan nükleer veya elektronik dönüşleri algılamak için manyetik alan gradyan. MRFM, konsol ile uçtu ferromanyetik (demir kobalt) parçacığı, örnek dönüşleri ve uç arasındaki modüle edilmiş bir dönüş gradyan kuvvetini doğrudan tespit etmek için. Manyetik parçacık, aşağıdaki teknik kullanılarak karakterize edilir: konsol manyetometri. Ferromanyetik uç numuneye yaklaştıkça, atomların nükleer dönüşleri ona çekilir ve konsol üzerinde küçük bir kuvvet oluşturur. Döndürmeler daha sonra tekrar tekrar ters çevrilerek konsolun senkronize bir hareketle hafifçe ileri geri sallanmasına neden olur. Bu yer değiştirme bir ile ölçülür interferometre (lazer ışını), 3 boyutlu bir görüntü oluşturmak için birleştirilen numunenin bir dizi 2 boyutlu görüntüsünü oluşturmak için. İnterferometre, konsolun rezonans frekansını ölçer. Daha küçük ferromanyetik parçacıklar ve daha yumuşak konsollar, sinyal gürültü oranı. Endüktif bobin yaklaşımının aksine, MRFM hassasiyeti, cihaz ve numune boyutları küçüldükçe olumlu şekilde ölçeklenir.

Sinyal-gürültü oranı, örneklem boyutu ile ters orantılı olduğundan, Brown hareketi MRFM'nin yararlı olduğu ölçekte birincil gürültü kaynağıdır. Buna göre, MRFM cihazları kriyojenik olarak soğutulmuş. MRFM, özellikle aşağıdakilerin yapısını belirlemek için tasarlanmıştır: proteinler yerinde.

Kilometre taşları

MRFM görüntülemenin temel ilkeleri ve bu teknolojinin teorik olasılığı ilk olarak 1991 yılında açıklanmıştır.[1] İlk MRFM görüntüsü 1993 yılında, IBM Almaden Araştırma Merkezi 1 μm dikey çözünürlük ve 5 μm yanal çözünürlük ile paramanyetik madde difenilpikrilhidrazil.[2] Uzamsal çözünürlük ulaştı nanometre -2003'te ölçeklendirildi.[3] Tek bir elektronun manyetik dönüşünün tespiti 2004 yılında gerçekleştirildi.[4] 2009'da IBM ve Stanford'daki araştırmacılar, tütün mozaik virüsü parçacıklarını nanometre kalınlığındaki adsorbe hidrokarbon tabakası üzerinde görüntüleyerek 10 nanometreden daha iyi bir çözünürlük elde ettiklerini açıkladılar.[5]

Referanslar

  1. ^ J.A. Sidles (1991). "Tek protonlu manyetik rezonansın indüktif olmayan tespiti". Uygulamalı Fizik Mektupları. 58: 2854–6. Bibcode:1991ApPhL..58.2854S. doi:10.1063/1.104757.
  2. ^ O. Zuger ve D. Rugar (1993). "Manyetik rezonans kuvvet mikroskobundan ilk görüntüler". Uygulamalı Fizik Mektupları. 63: 2496–8. Bibcode:1993ApPhL..63.2496Z. doi:10.1063/1.110460.
  3. ^ S. Chao; W. Dougherty; J. Garbini; J. Sidles (2003). "Nanometre ölçekli manyetik rezonans görüntüleme". Bilimsel Aletlerin İncelenmesi. 75: 1175–81. Bibcode:2004RScI ... 75.1175C. doi:10.1063/1.1666983.
  4. ^ D. Rugar; R. Budakian; H. Mamin; B. Chui (2004). "Manyetik rezonans kuvvet mikroskobu ile tek dönüşlü algılama". Doğa. 430 (6997): 329–32. Bibcode:2004Natur.430..329R. doi:10.1038 / nature02658. PMID  15254532.
  5. ^ C. L. Degen; M. Poggio; H. J. Mamin; C. T. Rettner ve D. Rugar (2009). "Nano ölçekli manyetik rezonans görüntüleme". PNAS. 106 (5): 1313–7. Bibcode:2009PNAS..106.1313D. doi:10.1073 / pnas.0812068106. PMC  2628306. PMID  19139397.

Dış bağlantılar