Pesquisadores da Universidade de Melbourne demonstraram uma maneira de detectar spins nucleares em moléculas de forma não invasiva, fornecendo uma nova ferramenta para a biotecnologia e ciência dos materiais.

Pesquisas importantes em medicina e biologia dependem da espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR), mas até agora, ele foi limitado em resolução espacial e normalmente requer campos de micro-ondas poderosos. Uma equipe liderada pelo professor Lloyd Hollenberg, da Universidade de Melbourne, usou uma sonda quântica para realizar RMN sem microondas em nanoescala. Os resultados foram publicados hoje em Nature Communications .

"Esta sonda quântica oferece uma melhoria dramática na tecnologia de NMR. Além de ser capaz de detectar NMR em amostras muito menores do que as máquinas convencionais, nossa técnica não requer a aplicação de campos de microondas que podem interromper as amostras biológicas ", disse Hollenberg, que é vice-diretor do Centro de Computação Quântica e Tecnologia de Comunicação (CQC2T) e Thomas Baker Chair da Universidade de Melbourne.

"No NMR, o objetivo é detectar o sinal magnético dos núcleos dos átomos que compreendem as moléculas. Mas o sinal do" spin "nuclear é muito fraco e as máquinas de NMR convencionais requerem muitos milhões de spins nucleares para detectar qualquer coisa. usando as propriedades quânticas de um 'defeito' no diamante, nossa técnica pode detectar volumes muito menores até apenas milhares de giros. "

A descoberta pode superar limitações significativas com métodos convencionais de NMR, que dependem de máquinas que podem ultrapassar 10 toneladas.

"O problema com as grandes máquinas de NMR amplamente utilizadas hoje é que os sinais que estamos tentando detectar são extremamente pequenos, e a distância do dispositivo de medição ao objeto sendo medido é muito grande, "disse o Dr. Alastair Stacey, um pesquisador de pós-doutorado CQC2T.

"Isso cria dois problemas:a máquina só consegue ver uma coleção maior de moléculas, reduzindo a precisão da medição. Ele também tem que usar micro-ondas e campos magnéticos muito fortes para alcançar a amostra, mas esses processos são invasivos e podem afetar amostras biológicas delicadas, assim como o microondas em sua cozinha, particularmente ao tentar ver a estrutura molecular dos líquidos. "

O autor principal James Wood descreve a técnica como "uma simplificação dramática do processo de detecção nuclear, onde essencialmente iluminamos um defeito de tamanho atômico no diamante e observamos sua resposta natural, em um nível fundamentalmente quântico, para o alvo nuclear gira nas proximidades ".

"Um grande benefício de nossa abordagem é que não interferimos com a amostra ao imaginá-la."

A técnica oferece novas oportunidades para pesquisadores.

"Com esses avanços na tecnologia de sensoriamento quântico, estamos abrindo a porta para um novo mundo de investigação científica que pode nos levar a obter uma melhor compreensão dos menores blocos de construção da vida, "disse Hollenberg.