Nanometre Ölçeğinde MR görüntüleme

Yaygın olarak daha güçlü MRI cihazı yapılabilmesi için daha büyük mıknatıslar kullanılması gerekli olduğu düşünülmüştür.  Ancak, Harvard Üniversitesi’ndeki araştırmacılar bu düşünceye ters olarak  çapı sadece 20 nanometre veya kırmızı kan hücresinin yaklaşık 300 de 1 boyutunda mıknatıslı bir cihaz yaptılar. Küçük boyutuna rağmen, araştırmacıların belirttiğine göre mıknatıs en güçlü geleneksel sistemlerden 100 000 kat daha büyük bir manyetik alan gradyanı yaratabiliyor.

Bu nanoölçekli mıknatısı diğerlerinden ayıran özelliği görüntülenecek nesnenin birkaç nanometre yakınına kadar yaklaştırılabilmesi ve böylece nanometre ölçeğinde uzamsal çözünürlük elde edebilmesi. Hastanelerde kullanın MR cihazları genelde 1 mm civarında bir çözünürlük üretebiliyorlar. Harvard'lı araştırmacılar bu yöntemle birgün tekil molekülleri görüntüleyebilmeyi umuyorlar.

Fizik profesörü  Amir Yacoby konuyla ilgili yaptığı basın açıklamasında: “Ne mi yaptık, geleneksel bir MRI cihazını alıp onu küçülttük. İşlevsel olarak  aynı yöntemle çalışmakta,  ancak bunu küçültürken, bileşenlerden bazılarını değiştirmek zorunda kaldık ve bu da bize geleneksel sistemlere göre daha fazla çözünürlük elde etmemize olanak sağladı.”

İlk olarak, kuantum bilgisayar kısmı: Harvard ekibi laboratuvarda geliştirilmiş çentikli elmasların süper ince uçlarının herbirinin içine yerleştirilmiş yabancı kısma nitrojen boşluğu ismini verdiler(NB). Bu yabancı kısım kuantum bilgisayarların çalışmasında anahtar görevi gören bir kuantum bit veya kubit gibi davranıyordu.

Her bir  elektronun spinlerini algılayabilen hassas bir kuantum bit magnetometre yapılması kendi başına  çığır açan bir şeydi, fakat bununla beraber kubit algılayıcısı ve görüntülenen nesne arasındaki mesafe, sistemin uzamsal çözünürlüğünü sınırlamaktaydı. Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için, Yacoby ve çalışma arkadaşları kubit algılayıcıya ve incelenen numuneye nano mıknatısı  yaklaştırdılar. Böylece ekip, algılayıcıyla  çevredeki spinlerin dağılımını tespit edebildi. Kristal yüzeydeki elektronik spinlerden 3 boyutlu  görüntü alabildiler ve 0.8 nm yanal ve 1.5 nm dikey bir uzaysal çözünürlük kazanıldı.

Yacoby’nin açıklamasına göre:

“Çekirdek spini elektron spinin  1/1000 ‘ i kadar bir sinyal oluşturduğu için o sinyali algılayabilmek kolay bir iş değildir... fakat gideceğimiz yer burasıdır.”

Kaynak: spectrum.ieee.org/nanoclast/biomedical/imaging/nanometerscale-magnet-results-in-powerful-mri/

Çeviren: Ertuğrul Çağdaş Uranlı