(Phys.org) - Dos grupos independientes de científicos en los EE. UU. Y Alemania han reducido las imágenes de resonancia magnética (MRI) a la nanoescala, lo que les permitirá en el futuro detectar y obtener imágenes de moléculas pequeñas como proteínas a temperatura y presión ambiente de forma no destructiva. Previamente, La obtención de imágenes a nanoescala solo era posible a temperaturas y presiones extremadamente bajas.

La resonancia magnética funciona mediante la detección de campos electromagnéticos débiles producidos por los núcleos de átomos, como el hidrógeno, dentro de las moléculas que se están estudiando. y la resonancia colectiva de estos campos. Es capaz de crear imágenes de estructuras sin destruirlas, lo que lo hace útil para escanear cuerpos, pero su sensibilidad relativamente baja ha restringido hasta ahora su uso a pequeña escala a productos químicos con volúmenes medidos en micrómetros en el mejor de los casos.

Dos artículos publicados en la revista Ciencias describir la investigación realizada por los dos grupos separados, que ambos usaban manchas oscuras, o defectos de vacancia de nitrógeno (NV), en la superficie de los diamantes. El diamante es inerte magnéticamente porque está formado enteramente por átomos de carbono unidos covalentemente, y no hay electrones libres. Sin embargo, puede haber imperfecciones como NV, en el que un solo carbono es reemplazado por un átomo de nitrógeno, adyacente a una vacante en la red donde falta un átomo de carbono. Los NV tienen un electrón libre, lo que le confiere propiedades magnéticas únicas, y son estas propiedades las que explotaron los dos equipos de investigación.

El primer equipo dirigido por Daniel Rugar y John Mamim del Centro de Investigación de Almaden en San José, California, utilizó puntos oscuros de diamantes para detectar campos magnéticos débiles en materiales cerca de la superficie del diamante. El grupo de Rugar sintetizó un diamante extremadamente puro con centros NV cerca de la superficie y lo superpuso con un polímero de 60 nanómetros de espesor. Luego aplicaron un campo magnético oscilante. El Dr. Rugar explicó que cuando se ilumina con luz verde los puntos oscuros, estos se vuelven fluorescentes en rojo, y el brillo depende del estado magnético del centro NV. Los campos magnéticos externos en las cercanías pueden afectar el espín del electrón central NV, lo que a su vez afecta el brillo del rojo fluorescente.

El segundo equipo, dirigido por Friedemann Reinhard de la Universidad de Stuttgart, también usó defectos de vacancia de nitrógeno en muestras extremadamente puras de diamante sintetizado, pero los usaron para registrar los espectros de RMN de una variedad de productos químicos colocados en la superficie del diamante. El Dr. Reinhard dijo que su método era más pasivo que los métodos utilizados por el equipo de Rugar, pero esto hace que sea un poco más fácil de implementar.

La investigación es importante porque es difícil determinar las estructuras de las proteínas de manera convencional, lo que implica expresar y purificar las proteínas y luego cristalizarlas. Poder tomar una imagen de resonancia magnética simplificaría el proceso y permitiría determinar las estructuras de todas las proteínas. Por el momento, la investigación de ambos equipos se encuentra en un nivel de "prueba de principio", según el equipo de Rugar, y se necesita más investigación antes de que las técnicas puedan usarse para obtener imágenes de moléculas.

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