Los investigadores del ICFO han desarrollado una nueva técnica para medir fuerzas muy débiles a escala molecular. Gracias al uso de nanotubos de carbono, han alcanzado el nivel más alto de sensibilidad hasta la fecha. Estos resultados publicados en Nanotecnología de la naturaleza abra la puerta para la obtención de imágenes por resonancia magnética de moléculas individuales.

Más resistente que el acero, Los nanotubos de carbono son uno de los materiales más fuertes y duros que se conocen. Sus impresionantes propiedades eléctricas y térmicas los convierten en un material extremadamente versátil. Hueco por dentro y solo un átomo de espesor, se prestan a una gran variedad de usos potenciales, de raquetas de tenis y chalecos antibalas, a componentes electrónicos y dispositivos de almacenamiento de energía. Una nueva investigación muestra que también pueden tener el potencial de revolucionar la investigación médica con imágenes de resonancia magnética de moléculas individuales.

Científicos del ICFO- Instituto de Ciencia Fotónica, en colaboración con investigadores del Instituto Catalán de Nanotecnología (ICN2) y la Universidad de Michigan, han podido medir fuerzas débiles con una sensibilidad 50 veces superior a la alcanzada hasta la fecha. Esta mejora significativa representa un punto de inflexión en la medición de fuerzas muy débiles y abre la puerta a la formación de imágenes por resonancia magnética a escala molecular. Dr. Adrian Bachtold, quien inició esta investigación en el Instituto Catalán de Nanotecnología antes de trasladar su grupo de investigación al ICFO, explica en un artículo publicado en Nanotecnología de la naturaleza que fueron capaces de preparar los nanotubos de carbono para actuar como sondas que vibran con una intensidad proporcional a una fuerza electrostática. Con el uso de electrónica de ruido ultrabajo, el grupo liderado por Bachtold pudo medir la amplitud de la vibración de estos nanotubos y así conjeturar la intensidad de la fuerza electrostática.

"Los nanotubos de carbono son similares a las cuerdas de una guitarra que vibran en respuesta a la fuerza aplicada. Sin embargo, en el caso de nuestro experimento, las fuerzas que causan la vibración son extremadamente pequeñas, similar a la fuerza gravitacional creada entre dos personas a 4500 km de distancia ", explica Bachtold. En los últimos diez años, los científicos solo han logrado mejoras modestas en la sensibilidad de la medición de fuerzas muy débiles. Este nuevo descubrimiento marca un antes y un después y apunta a que los nanotubos de carbono juegan un papel importante en las tecnologías futuras de resonancia magnética de moléculas individuales.

La resonancia magnética convencional registra el giro de los núcleos atómicos a lo largo de nuestros cuerpos que previamente han sido excitados por un campo electromagnético externo. Basado en la respuesta global de todos los átomos, es posible monitorizar y diagnosticar la evolución de determinadas enfermedades. Sin embargo, esta técnica de diagnóstico convencional tiene una resolución de unos pocos milímetros. Los objetos más pequeños tienen un número total de átomos insuficiente para permitir la observación de las señales de respuesta.

"Los resultados presentados son muy prometedores para medir la fuerza creada por cada átomo individual y, en consecuencia, su giro. En el futuro, esta técnica podría revolucionar la imagen médica", concluye Bachtold.