Investigadores del Centro de Nanociencia Cuántica (QNS) dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) de la Universidad de Mujeres Ewha han logrado un gran avance científico al realizar la resonancia magnética (MRI) más pequeña del mundo. En una colaboración internacional con colegas de EE. UU., Los científicos de QNS utilizaron su nueva técnica para visualizar el campo magnético de átomos individuales.

Las resonancias magnéticas se realizan de forma rutinaria en los hospitales como parte de las imágenes para el diagnóstico. Las resonancias magnéticas detectan la densidad de los espines, los imanes fundamentales en los electrones y protones, en el cuerpo humano. Tradicionalmente, Se requieren miles de millones de giros para una resonancia magnética. Los nuevos hallazgos, publicado hoy en la revista Física de la naturaleza , muestran que este proceso ahora también es posible para un átomo individual en una superficie. Para hacer esto, el equipo utilizó un microscopio de efecto túnel, que consiste en una punta de metal atómicamente afilada que permite a los investigadores obtener imágenes y sondear átomos individuales escaneando la punta a través de la superficie.

Los dos elementos que se investigaron en este trabajo, hierro y titanio, ambos son magnéticos. Mediante una preparación precisa de la muestra, los átomos eran fácilmente visibles en el microscopio. Luego, los investigadores utilizaron la punta del microscopio como una máquina de resonancia magnética para mapear el campo magnético tridimensional creado por los átomos con una resolución sin precedentes. Con el fin de hacerlo, adjuntaron otro grupo de espín a la punta de metal afilada de su microscopio. Similar a los imanes de uso diario, los dos giros se atraerían o repelerían entre sí dependiendo de sus posiciones relativas. Al barrer el grupo de giro de la punta sobre el átomo en la superficie, los investigadores pudieron trazar un mapa de la interacción magnética. El autor principal, el Dr. Philip Willke de QNS, dice:"Resulta que la interacción magnética que medimos depende de las propiedades de ambos giros, el de la punta y el de la muestra. Por ejemplo, la señal que vemos para los átomos de hierro es muy diferente a la de los átomos de titanio. Esto nos permite distinguir diferentes tipos de átomos por su firma de campo magnético, y hace que nuestra técnica sea muy poderosa ".

Los investigadores planean usar su resonancia magnética de un solo átomo para mapear la distribución de espín en estructuras más complejas, como moléculas y materiales magnéticos. "Muchos fenómenos magnéticos tienen lugar a nanoescala, incluida la reciente generación de dispositivos de almacenamiento magnético, "dice el Dr. Yujeong Bae también de QNS, coautor de este estudio. "Ahora planeamos estudiar una variedad de sistemas utilizando nuestra resonancia magnética microscópica". La capacidad de analizar la estructura magnética a nanoescala puede ayudar a los investigadores a desarrollar nuevos materiales y fármacos. Es más, el equipo de investigación quiere utilizar este tipo de resonancia magnética para caracterizar y controlar los sistemas cuánticos. Estos son de gran interés para futuros esquemas de cálculo, también conocida como computación cuántica.

"Estoy muy entusiasmado con estos resultados. Sin duda, es un hito en nuestro campo y tiene implicaciones muy prometedoras para la investigación futura". dice el profesor Andreas Heinrich, Director de QNS. "La capacidad de mapear espines y sus campos magnéticos con una precisión previamente inimaginable nos permite obtener un conocimiento más profundo sobre la estructura de la materia y abre nuevos campos de investigación básica".