Weltweit kleinste MRT durchgeführt auf einzelne Atome: Magnetische Resonanz-Imaging ermöglicht das Scannen, das magnetische Feld von einzelnen Atomen mit bisher unerreichter Auflösung

Forscher in der Mitte für Quantum Nanoscience (QNS) innerhalb des Institute for Basic Science (IBS) an der Ewha Womans University haben einen großen wissenschaftlichen Durchbruch, indem Sie die weltweit kleinste Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT). In einer internationalen Zusammenarbeit mit Kollegen aus den USA, QNS Wissenschaftler mit Ihrer neuen Technik zu visualisieren, das magnetische Feld von einzelnen Atomen.

Ein MRT wird routinemäßig in Krankenhäusern heutzutage als ein Teil der Bildgebung für die Diagnostik. MRT ‚ s erkennen, die Dichte der spins — die grundlegenden Magnete in Elektronen und Protonen — in den menschlichen Körper. Traditionell, Milliarden und Milliarden von Drehungen, die erforderlich sind für eine MRT-Untersuchung. Die neuen Ergebnisse, veröffentlicht heute in der Fachzeitschrift Nature Physics, zeigen, dass dieser Prozess ist jetzt auch möglich, für ein einzelnes atom auf einer Oberfläche. Um dies zu tun, nutzte das team ein rastertunnelmikroskop, die darin besteht, eine atomar scharfe Metallspitze, die Forscher können Bild und der probe einzelne Atome durch Scannen der Spitze über der Oberfläche.

Die beiden Elemente, wurden im Rahmen dieser Arbeit untersucht, Eisen und Titan, sind beide magnetisch. Durch die genaue Vorbereitung der Probe die Atome wurden gut sichtbar im Mikroskop. Die Forscher dann verwendet das Mikroskop Tipp, wie ein MRT-Gerät zum anzeigen der dreidimensionalen magnetischen Feld erzeugt, die von den Atomen mit bisher unerreichter Auflösung. Um dies zu tun, befestigt Sie eine weitere spin-cluster auf das scharfe Metall-Spitze von Ihrem Mikroskop. Ähnlich alltäglichen Magneten, werden die beiden spins anziehen oder abstoßen, je nach Ihrer relativen position. Durch kehren die Spitze spin-cluster über das atom auf der Oberfläche, die Forscher waren in der Lage, eine Karte der magnetischen Wechselwirkung. Lead-Autor, Dr. Philip Willke von QNS sagt: „Es stellt sich heraus, dass die magnetische Wechselwirkung, die wir gemessen, hängt von den Eigenschaften der beiden spins, die man auf der Spitze und einer auf der Probe. Zum Beispiel, das signal, das wir sehen, für die Eisen-Atome wesentlich anders aus, dass für die Titan-Atome. Dies erlaubt uns zu unterscheiden zwischen verschiedenen Arten von Atomen, die durch Ihre magnetische Feld Signatur und macht unsere Technik sehr mächtig ist.“

Die Forscher planen, verwenden Sie Ihre Einzel-atom-MRT zum anzeigen der spin-Verteilung in komplexeren Strukturen wie Molekülen und magnetische Materialien. „Viele magnetische Phänomene, die stattfinden, auf der nanoskala, einschließlich der jüngsten generation von magnetischen Speichermedien.“, sagt Dr. Yujeong Bae auch der QNS, co-Autor dieser Studie. „Wir wollen jetzt studieren, eine Vielzahl von Systemen unter Verwendung unserer mikroskopischen MRT.“ Die Fähigkeit zur Analyse der magnetischen Struktur auf der nanoskala, kann helfen, die Entwicklung neuer Materialien und Drogen. Außerdem, die Forschungs-team möchte mit dieser Art der MRT zur Charakterisierung und Kontrolle quantum systems. Diese sind von großem Interesse für die zukünftige Berechnung Systeme, auch bekannt als quantum computing.

„Ich freue mich sehr über diese Ergebnisse. Es ist sicherlich ein Meilenstein in unserem Bereich und hat sehr vielversprechende Implikationen für die zukünftige Forschung.“, sagt Prof. Andreas Heinrich, Leiter des QNS. „Die Möglichkeit der Zuordnung von spins und Ihres Magnetfeldes mit bisher unvorstellbarer Genauigkeit, ermöglicht es uns, ein tieferes wissen über die Struktur der Materie und öffnet neue Felder der Grundlagenforschung.“

Zentrum für Quanten-Nanowissenschaft, auf dem campus der Ewha Womans University in Seoul, Süd-Korea, ist ein weltweit führender research center Zusammenführen der Quanten-und Nanowissenschaften Ingenieur der Quanten-Zukunft durch grundlegende Forschung. Unterstützt durch Korea Institute for Basic Science, die im Jahr 2011 gegründet, das Zentrum für Quanten-Nanowissenschaft, stützt sich auf jahrzehntelange QNS-Geschäftsführer Andreas J. Heinrich (Ein Junge und Sein Atom-IBM, 2013) wissenschaftliche Leitung die Grundlage zu legen für eine zukünftige Technologie durch die Erforschung der Verwendung von Quanten-Verhalten-atom-by-atom auf Oberflächen mit höchster Präzision.