Квантовый прорыв: учёные приблизились к созданию атомарного МРТ

/ НаукаНовости / Наука

Физик Тонкан Ли из Университета Пердью проводит оптически детектируемую магнитную резонансную спектроскопию в своей лаборатории. Автор: Purdue University photo/Charles Jischke

Исследователи из Университета Пердью совершили прорыв в области квантовых технологий, который может кардинально улучшить разрешение магнитно-резонансной спектроскопии (ЯМР) до атомарного уровня. Эта технология, лежащая в основе МРТ-сканирования, до сих пор позволяла анализировать только крупные образцы молекул.

Профессор физики и астрономии Тонкан Ли и его команда разработали метод, который потенциально позволит детектировать и анализировать отдельные молекулы. Их исследование опубликовано в журнале Nature.

Учёные внедрили редкий изотоп углерод-13 в ультратонкий гексагональный нитрид бора, а затем использовали магнитную резонансную микроскопию для получения атомарной информации о структуре созданного материала.

«Обычная ЯМР-спектроскопия ограничена измерением больших образцов молекул. Мы заинтересованы в разработке технологий, которые могут обнаруживать и анализировать отдельные молекулы», — пояснил Ли.

Инициализация и когерентное управление ядерным спином углерода-13. Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09258-7

Принцип работы метода основан на использовании магнитного поля, которое генерируют ядра некоторых атомов. Исследователи адаптировали принцип магнитного резонанса для материалов, образующих атомарно тонкие слои — так называемых 2D-материалов.

Ключевым достижением стало использование ядра углерода-13 в качестве зонда для получения информации о структуре его окружения. Это первая демонстрация односпиновой ЯМР-спектроскопии ядерного спина углерода-13 в 2D-материале.

Команда классифицировала дефекты на три группы и идентифицировала конкретную структуру дефектов в двух из них. Также было обнаружено, что ядерный спин углерода-13 имеет длительное время когерентности даже при комнатной температуре, что важно для квантовых вычислений.

«Наша работа углубляет понимание спиновых дефектов в гексагональном нитриде бора и предоставляет путь для усиления квантового зондирования с использованием ядерных спинов в качестве квантовой памяти», — заявил Ли.

Это открытие может найти применение не только в медицинской диагностике, но и в разработке квантовых компьютеров и систем квантовой связи.

Больше информации: Xingyu Gao et al, Single nuclear spin detection and control in a van der Waals material, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09258-7

Подписаться на обновления Новости / Наука
Зарегистрируйтесь на сайте, чтобы отключить рекламу

ℹ️ Помощь от ИИ

В статье есть ошибки или у вас есть вопрос? Попробуйте спросить нашего ИИ-помощника в комментариях и он постарается помочь!

⚠️ Важно:

• AI Rutab читает ваши комментарии и готов вам помочь.
• Просто задайте вопрос 👍
• ИИ может давать неточные ответы!
• ИИ не скажет «Я не знаю», но вместо этого может дать ошибочный ответ.
• Всегда проверяйте информацию и не полагайтесь на него как на единственный источник.
• К ИИ-помощнику можно обратиться по имени Rutab или Рутаб.

Топ дня 🌶️


0 комментариев

Оставить комментарий


Все комментарии - Наука