Vetenskapen om magnetisk resonanskraftsmikroskopi (MRFM)

Publicerad: 2023-05-04 15:51:43 • Daniel Gårdefelt

Magnetisk resonanskraftsmikroskopi (MRFM) är en avbildningsteknik som inhämtar magnetiska resonansbilder (MRI) på nanometerskala, och möjligen på atomskala i framtiden. MRFM kan potentiellt observera proteinstrukturer som inte kan ses med röntgenkristallografi och proteinkärnmagnetisk resonansspektroskopi. Detektering av det magnetiska spinnet hos en enskild elektron har visats med denna teknik. Känsligheten hos ett aktuellt MRFM-mikroskop är 10 miljarder gånger större än en medicinsk MRT som används på sjukhus.

 

Hur fungerar MRFM?

Den magnetiska resonanstomografen består av en stor statisk elektromagnet i form av en tunnel i vilken patienten placeras. Till det statiska magnetfältet kan varierande fält från flera mindre spolar genereras. Ytterligare spolar fungerar som sändare respektive mottagare av radiovågor.

 

Magnetisk resonans: Liksom MRI använder MRFM den magnetiska resonansen hos vissa atomkärnor eller elektronsnurr. När dessa utsätts för både stillastående och rörliga magnetfält ändras deras orientering. Detta kallas magnetisk resonans.

 

Den lilla kraften på den magnetiska spetsen orsakas av den magnetiska resonansen hos provets snurr. Denna kraft gör att konsolen rör sig fram och tillbaka, och ett känsligt laserbaserat system kan ta upp dessa rörelser.

 

Databearbetning: Oscillationssignalerna används för att rekonstruera en tredimensionell bild av provet, som visar var resonanssnurren är och hur de ser ut.

 

MRFM används vid bildbehandling på nanoskalanivå.

 

MRFM har visat att det har stor potential för många användningsområden inom nanoskala avbildning, såsom:

Materialvetenskap: MRFM kan användas för att studera materials magnetiska egenskaper, vilket ger oss information om deras struktur, sammansättning och beteende. Denna information är mycket viktig för att göra nya material och göra de vi redan har bättre.

 

Inom biologi och medicin gör MRFM det möjligt att ta tydliga bilder av biologiska strukturer som proteiner och celler. Detta kan hjälpa forskare att ta reda på hur biologiska processer fungerar och skapa mer effektiva behandlingar för sjukdomar.

 

Nanoteknik: Eftersom MRFM gör det möjligt att se och flytta enskilda atomer och molekyler, kan det vara en viktig del av att tillverka enheter och system i nanoskala som molekylära maskiner och kvantdatorer.