Um projeto de pesquisa internacional liderado por Kazuyuki Takeda da Universidade de Kyoto e Koji Usami da Universidade de Tóquio desenvolveu um novo método de detecção de luz para ressonância magnética nuclear (NMR) pela conversão de sinais de radiofrequência NMR em sinais ópticos.

Este novo método de detecção, aparecendo no jornal Optica , tem o potencial de fornecer uma análise mais sensível em comparação com NMR convencional. Sua possível utilização em análises químicas de maior precisão, bem como na tecnologia de imagem por ressonância magnética (MRI), também são de interesse.

NMR é um ramo da espectroscopia em que os cientistas medem o spin do núcleo de um átomo para determinar sua identidade. Os núcleos atômicos submetidos a um campo magnético induzem sinais de radiofrequência em um circuito detector. Uma vez que átomos diferentes causam sinais em frequências diferentes, os cientistas podem usar essas informações para determinar os compostos contidos em uma amostra. A aplicação mais conhecida disso é na imaginação baseada em ressonância magnética, como tomografias computadorizadas.

"NMR é uma ferramenta muito poderosa, mas suas medições dependem da amplificação de sinais elétricos em radiofrequências. Isso atrai ruído extra e limita a sensibilidade de nossas medições, "explica Takeda." Então, desenvolvemos um sistema de RMN experimental do zero, que converte sinais de radiofrequência em sinais ópticos. "

O princípio por trás dessa 'conversão ascendente' é uma nova tecnologia de conversão quântica híbrida. A equipe trabalhou para integrar este sistema em NMR, eventualmente construindo um dispositivo que conecta a eletrônica à mecânica, e depois para a óptica. O material que liga os três sistemas é uma membrana elástica de nitreto de silício.

"Construímos um capacitor depositando a vácuo uma camada de metal na membrana de nitreto de silício, "explica o coautor Usami. Usando isso com um indutor, eles construíram um ressonador para detectar sinais de NMR, e a seguir construiu uma cavidade óptica usando a camada de metal como espelho. "O sinal elétrico de NMR de entrada sacode a membrana, causando movimento que é detectado por um interferômetro óptico. "

A equipe acredita que o sucesso desta detecção óptica pode levar o método de espectroscopia ainda mais longe, com a esperança de que essa maior precisão na detecção e caracterização de materiais possa ser utilizada em várias disciplinas científicas.

Takeda conclui, "Vários métodos para detecção de NMR óptico foram relatados, e embora alguns sejam altamente sensíveis, eles não têm até agora uma aplicabilidade generalizada. Nosso novo esquema provou ser versátil e aplicável a uma ampla gama de materiais. "