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根据荷兰莱顿大学官方网站的最新消息,该大学的研究人员开发了一种新型核磁共振显微镜,其灵敏度是现有核磁共振显微镜的1000倍,可以观察纳秒级的铜核弛豫时间。它有望为医学诊断和基础物理研究带来更好的观测仪器。
该研究小组在最新预印科学文献的在线数据库网站上发表的论文指出,为了测试新显微镜的灵敏度,他们测试了铜在42mK温度下的核自旋晶格弛豫时间,显示其灵敏度比目前世界最高纪录的核磁共振显微镜高1000倍。
研究人员解释说,原子核是带电的,并围绕着它们的轴旋转。它们也像微小的电磁铁一样产生自己的磁场。如果膝盖受伤,医生将通过磁共振成像检查关节,以确定哪里出了问题。当膝盖被置于均匀磁场中时,原子核沿着轴指向相同的方向。核磁共振成像然后通过膝盖发出特定的无线电频率波,导致一些轴翻转。射频信号终止后,那些原子核会恢复。这些无线电波揭示了原子的位置,可以为医生提供准确的膝盖图像。
磁共振设备是磁共振在医学上的应用。基于同样的原理,物理学家也可以用这种技术来研究基本的物质现象,其中之一就是所谓的“弛豫时间”,即原子核恢复并提供大量关于物质性质的信息的时间。
研究人员指出,核磁共振显微术为物理学家提供了新的技术手段来研究原子级物理过程背后的机制,例如,在极端寒冷条件下特殊系统的奇怪行为。核磁共振技术的突破将最终推动医用磁共振设备的发展。莱顿大学物理学院的博士生杰玛·维格纳说,如果这项技术被用于研究阿尔茨海默氏症患者的大脑,它可以达到分子水平,并观察铁是如何固定在蛋白质中的。
总编辑圈
我们身体和物质世界中的一切都是由无数微观粒子组成的。随着科学技术的进步,人类探测微观粒子的工具变得越来越复杂,我们所能观察到的微观世界将变得越来越“广阔”和丰富多彩。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疾病。这一次,荷兰研究人员开发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,这意味着我们将更接近生命的“真相”。我相信有了这项技术,更多物理过程背后的原理和机制将被揭示。