Cuando se trata de los fundamentos para fabricar mejores materiales:vidrio más resistente pero más delgado para televisores o pantallas de teléfonos, por ejemplo, casi siempre se reduce a los componentes básicos de la ciencia. Comprender la estructura alrededor de un átomo, la pieza más básica de cualquier material, y es posible que pueda cambiar ese material para mejor.

Pero estudiar los átomos puede ser difícil, especialmente para ciertos elementos. Un isótopo particular de oxígeno, por ejemplo, es notoriamente complicado de evaluar para los científicos, porque la mejor herramienta para el trabajo, algo llamado espectroscopia de resonancia magnética nuclear, no mantiene los isótopos en movimiento el tiempo suficiente para estudiarlos bien.

"Queríamos mirar el oxígeno, pero obtener detalles sobre las estructuras de oxígeno ha sido un desafío a lo largo de los años porque no pudimos observar el comportamiento colectivo de estos isótopos de oxígeno el tiempo suficiente, "dijo Philip Grandinetti, profesor del Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad Estatal de Ohio.

Piense en ello como una ola de estadio:si solo una persona hace la ola, y lo hace solo unos segundos, la ola no se notará especialmente. Pero si todos en un estadio hacen la ola, y lo mantiene activo durante unos minutos o más, podría ser posible aprender algunas cosas sobre la ola, porque puedes verlo y medir elementos específicos al respecto:su velocidad, por ejemplo, o el porcentaje de personas que visten de color escarlata o gris mientras lo hacen.

Un equipo de investigadores del estado de Ohio ha descubierto cómo mantener "la onda" de un isótopo particular de oxígeno, entre los elementos más abundantes del planeta y un componente fundamental para materiales como el vidrio y la cerámica, durante la espectroscopia de resonancia magnética nuclear. el tiempo suficiente para aprender algunas cosas sobre su estructura y función.

"Y comprender la estructura que rodea al oxígeno te permite crear mejores materiales a partir de él:mejor vidrio, mejores cerámicas, "dijo Grandinetti, quien también es autor principal de un estudio sobre el descubrimiento publicado el lunes, 28 de octubre en el diario Revisión física B .

Para comprender la espectroscopia de resonancia magnética nuclear, considere una peonza de juguete. Suelta la parte superior con un movimiento de muñeca y la peonza gira casi perpendicular a la superficie sobre la que gira. Pero dale un codazo con tu dedo y el ángulo alrededor del cual gira la peonza comienza a cambiar. Ese cambio de ángulo es algo que los científicos llaman "precesión", y lo mismo sucede con los átomos que se evalúan mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear.

Para estudiar este isótopo particular de oxígeno, oxígeno 17, utilizando una máquina de espectroscopia de resonancia magnética nuclear, los científicos "golpean" los átomos con ondas de radio, cambiando el ángulo alrededor del cual precesan los isótopos.

Lo que encontraron es que el ángulo importa, especialmente para un isótopo de oxígeno 17:en los ángulos rectos, la "onda" de los isótopos dura mucho más de lo normal. Generalmente, esta "onda" dura sólo unos pocos milisegundos, casi nada en absoluto. Pero Grandinetti y su equipo descubrieron cómo extender la "onda" —lo que ellos llaman la vida útil de coherencia de resonancia magnética nuclear— del oxígeno 17 hasta cinco minutos. Eso crea una ventana mucho más grande durante la cual los científicos pueden estudiar el isótopo. Esta extensión de la vida útil conduce a una reducción de un millón de veces en el tiempo necesario para realizar una medición de RMN de O-17.

"Este es el tipo de ciencia básica que ayuda a los científicos a diseñar mejores materiales, ", Dijo Grandinetti." Cuanto más tiempo los científicos puedan estudiar este isótopo, cuanto más puedan aprender al respecto. Y luego, el mundo es tu ostra:puedes comenzar a aprender a usar este elemento para hacer que los materiales sean más fuertes, o más ligero, o lo que necesites que sea ".