Shkencëtarët prezantojnë një metodë të re për imazhin e elektroneve individuale
Imagjinoni të shkoni për një skanim MRI të gjurit tuaj. Ky skanim mat densitetin e molekulave të ujit të pranishme në gjurin tuaj, me një rezolucion prej rreth një milimetër kub – gjë që është e shkëlqyeshme për të përcaktuar nëse, për shembull, një menisk në gju është i grisur. Por, çka nëse ju duhet të hulumtoni të dhënat strukturore të një molekule të vetme që është pesë nanometra kub, ose rreth 10 trilion herë më e vogël se rezolucioni më i mirë që mund të prodhojnë skanerët aktualë MRI?
Ky është qëllimi për Dr. Amit Finkler i Departamentit të Fizikës Kimike dhe Biologjike të Institutit të Shkencave Weizmann. Në një studim të fundit, Finkler, Ph.D. studenti Dan Yudilevich dhe bashkëpunëtorët e tyre nga Universiteti i Shtutgartit, Gjermani, kanë arritur të ndërmarrin një hap gjigant në atë drejtim, duke demonstruar një metodë të re për imazhin e elektroneve individuale. Metoda, tani në fazat e saj fillestare, një ditë mund të jetë e zbatueshme për imazhin e llojeve të ndryshme të molekulave, të cilat mund të revolucionarizojnë zhvillimin e farmaceutikëve dhe karakterizimin e materialeve kuantike.
Teknikat aktuale të imazhit të rezonancës magnetike (MRI) kanë qenë instrumentale në diagnostikimin e një grupi të gjerë sëmundjesh për dekada, por ndërsa teknologjia ka qenë novator për jetë të panumërta, ka disa çështje themelore që mbeten për t’u zgjidhur. Për shembull, efikasiteti i leximit të MRI është shumë i ulët, duke kërkuar një madhësi mostre prej qindra miliarda molekula uji – nëse jo më shumë – në mënyrë që të funksionojë. Efekti anësor i atij joefikasiteti është se produkti mesatarizohet më pas. Për shumicën e procedurave diagnostikuese, mesatarja është optimale, por kur mesatarizon kaq shumë komponentë të ndryshëm, disa detaje humbasin—ndoshta duke fshehur procese të rëndësishme që po ndodhin në një shkallë më të vogël.
Nëse ky është një problem apo jo, varet nga pyetja që po bëni: Për shembull, ka shumë informacione që mund të zbulohen nga një fotografi e një turme në një stadium futbolli të mbushur plot, por një foto ndoshta nuk do të ishte mjeti më i mirë ta përdorim nëse dëshirojmë të dimë më shumë për nishanin në faqen e personit që ulet në ndenjësen e tretë të rreshtit të katërmbëdhjetë. Nëse do të donim të mblidhnim më shumë të dhëna për nishanin, afrimi do të ishte ndoshta mënyra për të shkuar.
Finkler dhe bashkëpunëtorët e tij në thelb po sugjerojnë një shkrepje molekulare nga afër. Përdorimi i një mjeti të tillë mund t’u japë studiuesve aftësinë për të inspektuar nga afër strukturën e molekulave të rëndësishme dhe ndoshta të çojë në rrugën drejt zbulimeve të reja. Për më tepër, ka disa raste në të cilat një “kanavacë” e vogël do të ishte thelbësore për vetë veprën—si p.sh. në fazat paraprake të zhvillimit farmaceutik.
Pra, si mund të arrihet një ekuivalent më i saktë MRI që mund të funksionojë në mostra të vogla – deri në molekulën individuale? Finkler, Yudilevich dhe Dr. Rainer Stöhr dhe Andrej Denisenko kanë zhvilluar një metodë që mund të përcaktojë vendndodhjen e saktë të një elektroni. Ai bazohet në një fushë magnetike rrotulluese që është në afërsi të një qendre të zbrazët të azotit – një defekt me madhësi atomi në një diamant të veçantë sintetik, i cili përdoret si një sensor kuantik. Për shkak të madhësisë së tij atomike, ky sensor është veçanërisht i ndjeshëm ndaj ndryshimeve të afërta; për shkak të natyrës së tij kuantike, ai mund të dallojë nëse një elektron i vetëm është i pranishëm, ose më shumë, duke e bërë atë veçanërisht të përshtatshëm për të matur vendndodhjen e një elektroni individual me saktësi të jashtëzakonshme.
“Kjo metodë e re,” thotë Finkler, “mund të përdoret për të ofruar një këndvështrim plotësues ndaj metodave ekzistuese, në një përpjekje për të kuptuar më mirë trinitetin e shenjtë molekular të strukturës, funksionit dhe dinamikës.”
Për Finkler-in dhe kolegët e tij, ky hulumtim është një hap kryesor në rrugën drejt nanoimazhimit të saktë dhe ata parashikojnë një të ardhme në të cilën ne do të jemi në gjendje ta përdorim këtë teknikë për të imazhuar një klasë të ndryshme molekulash, të cilat, shpresojmë, do të jenë gati për nga afër e tyre.