Kvantová nanomagnetická rezonance zobrazuje v měřítku angströmů

Konvenční magnetická rezonance využívá k trojrozměrnému zobrazování velké magnety. Australský fyzik Lloyd Hollenberg z Melbournské univerzity vedl tým vědců, kteří navrhli kvantovou nanomagnetickou rezonanci. Ta bude při tvorbě 3D snímků využívat magnetické vlastnosti kvantově mechanického systému jediného atomárního qubitu (jednotky kvantové informace). Navržený systém by měl dosáhnout rozlišení trojrozměrných snímků na škále angströmů. Jeden angström přitom odpovídá jedné desetině nanometru (0,1 nm). Taková technologie by se mohla stát základem mikroskopů pro pozorování jednotlivých molekul, které by byly velmi užitečné při vývoji nových léků, v diagnostice a mnoha dalších odvětvích. Klíčovým prvkem kvantové nanomagnetické rezonance je atomární qubit, který je umístěn 2 nanometry pod povrchem, k němuž je připojena zobrazovaná molekula. Qubit slouží jako zdroj a zároveň i jako senzor magnetického pole. Kvantově magnetické vlastnosti qubitu interagují s magnetickými vlastnostmi atomů zobrazované molekuly. Systém kvantové nanomagnetické rezonance sbírá data o těchto interakcích v různé prostorové orientaci a nakonec z nich odvodí pozice jednotlivých atomů a vytvoří 3D snímek struktury studované molekuly. Hollenberg a jeho kolegové nasimulovali zařízení kvantové nanomagnetické rezonance a prostudovali s jeho pomocí strukturu molekuly imunosupresivního léčiva rapamycinu, které se běžně používá jako prevence po transplantaci orgánů. Konvenční zobrazovací techniky, jako je například rentgenová krystalografie, mívají problém s detekcí atomů vodíku. Kvantová nanomagnetická rezonance ale zobrazí jak atomy uhlíku, tak i atomy vodíku s průměrným rozlišením v řádu angströmů. Podle Hollenberga bude velmi přínosné, že kvantová nanomagnetická rezonance dokáže zobrazit atomární strukturu biomolekul v jejich přirozeném buněčném prostředí. Je to klíčové jak pro pochopení nemoci či poškození těla, tak i pro jejich nápravu.