新型核磁共振显微镜灵敏度提高一千倍

可在纳秒尺度观察原子核弛豫时间

2016年07月19日08:47  来源:科技日报
 

据荷兰莱顿大学官网最新消息,该校研究人员开发出一种新型核磁共振显微镜(NMR),比现有核磁共振显微镜灵敏度高一千倍,能在纳秒尺度观察到铜原子核的弛豫时间,有望为医学诊断和基础物理研究带来更好的观测仪器。

该研究团队发表于最近的科学文献预印本在线数据库网站上的论文指出,为了测试新显微镜的灵敏度,他们在42毫开温度下对铜的原子核自旋晶格弛豫时间做了检测,显示其灵敏度比目前世界最高纪录的核磁共振显微镜还高一千倍。

研究人员解释说,原子核是带电的,并绕着它们的轴自旋,它们像微小的电磁体也会产生自己的磁场。如果膝盖受了伤,医生会通过磁共振仪(MRI)查看关节以确定出了什么问题。把膝盖放入均匀磁场中,原子核就会按轴排列指向相同方向。MRI随后发出特定的射频电波通过膝盖,使某些轴发生翻转,射频信号终止后,那些原子核会恢复过来。这些射频电波揭示了原子的位置,能为医生提供精确的膝盖图像。

磁共振仪是核磁共振在医学上的应用。基于同样的原理,物理学家也能用这一技术研究基本物质现象,其中之一就是所谓的“弛豫时间”,即原子核恢复过来并提供大量有关物质属性信息的时间。

研究人员指出,核磁共振显微镜为物理学家在原子水平研究物理过程背后的原理机制提供了新的技术手段,比如,特殊系统在极冷条件下表现的奇怪行为。核磁共振技术的突破最终还会促进医疗用磁共振仪发展。莱顿大学物理学院博士生杰玛·维格纳尔说,如果用这项技术来研究老年痴呆症患者的脑部,能达到分子水平,看到铁是怎样被固定在蛋白质里的。(常丽君)

总编辑圈点

我们的身体和物质世界的一切是由无数微观粒子所构成,随着科学技术的进步,人类探查微观粒子的工具越来越精妙,我们所能观察到的微观世界将越来越“宽广”,越来越丰富多彩。核磁共振显微镜可以帮助人类看到生命的细节,让我们了解生命的本质,并帮助我们远离一些病痛。这一次,荷兰研究人员开发出的新型核磁共振显微镜大大提高了原有核磁共振显微镜的灵敏度,这意味着我们将更进一步接近生命的“真相”。相信有了这项技术,更多物理过程背后的原理机制将被揭示。

(责编:魏艳、赵竹青)

推荐阅读

中国古代科技贡献有哪些? 远不止“四大发明” 一直以来,“四大发明”就是中华科技文明一种标志。但其实我国古代重要发明创造远不止于此。为了让国人更清晰地了解中国古代的科技贡献,中国科学院自然科学史研究所“中国古代重要科技发明创造”研究组经过三年系统梳理,总结出了中国古代最具代表性的科技成就88项,并正式对外发布。【详细】

世界最大射电望远镜落成 可能带来系外脉冲星惊喜7月3日上午,随着最后一块反射面单元被顺利安装在索网上,我国在建的“观天巨眼”——500米口径球面射电望远镜(FAST)主体工程正式完工。“我们希望通过FAST首次发现银河系以外的脉冲星。”国家天文台副台长、FAST工程常务副总经理郑晓年说。【详细】