Un proyecto de investigación internacional dirigido por Kazuyuki Takeda de la Universidad de Kioto y Koji Usami de la Universidad de Tokio ha desarrollado un nuevo método de detección de luz para resonancia magnética nuclear (RMN) mediante la conversión ascendente de señales de radiofrecuencia de RMN en señales ópticas.

Este nuevo método de detección, apareciendo en la revista Optica , tiene el potencial de proporcionar un análisis más sensible en comparación con la RMN convencional. Su posible utilización en análisis químicos de mayor precisión, así como en la tecnología de imágenes por resonancia magnética (MRI), también son de interés.

La RMN es una rama de la espectroscopia en la que los científicos miden el giro del núcleo de un átomo para determinar su identidad. Los núcleos atómicos sometidos a un campo magnético inducen señales de radiofrecuencia en un circuito detector. Dado que diferentes átomos causan señales a diferentes frecuencias, los científicos pueden usar esta información para determinar los compuestos contenidos en una muestra. La aplicación más conocida de esto es en la imaginación basada en resonancia magnética, como tomografías computarizadas.

"La RMN es una herramienta muy poderosa, pero sus medidas se basan en la amplificación de señales eléctricas en radiofrecuencias. Eso genera ruido adicional y limita la sensibilidad de nuestras mediciones, "explica Takeda." Así que desarrollamos un sistema de RMN experimental desde cero, que convierte señales de radiofrecuencia en ópticas ".

El principio detrás de esta 'conversión ascendente' es una nueva tecnología de conversión cuántica híbrida. El equipo trabajó para integrar este sistema en NMR, eventualmente construyendo un dispositivo que conecta la electrónica con la mecánica, y luego a la óptica. El material que une los tres sistemas es una membrana elástica de nitruro de silicio.

"Construimos un condensador depositando al vacío una capa de metal sobre la membrana de nitruro de silicio, "explica el coautor Usami. Al usar esto con un inductor, construyeron un resonador para detectar señales de RMN, y luego construyó una cavidad óptica usando la capa de metal como espejo. "La señal de RMN eléctrica entrante sacude la membrana, provocando un movimiento que es detectado por un interferómetro óptico ".

El equipo cree que el éxito de esta detección óptica puede impulsar aún más el método de espectroscopia, con la esperanza de que esta mayor precisión en la detección y caracterización de materiales se pueda utilizar en múltiples disciplinas científicas.

Takeda concluye, "Se han informado varios métodos para la detección de RMN óptica, y aunque algunos son muy sensibles, hasta ahora han carecido de una aplicabilidad generalizada. Nuestro nuevo esquema ha demostrado ser versátil y aplicable a una amplia gama de materiales ".