p Pela primeira vez, um pesquisador da Universidade de Waterloo teoricamente demonstrou que é possível detectar um único spin nuclear à temperatura ambiente, o que pode abrir caminho para novas abordagens de diagnósticos médicos. p Publicado no jornal Nature Nanotechnology esta semana, Amir Yacoby da Universidade de Waterloo, junto com colegas da University of Basel e da RWTH Aachen University, propor um esquema teórico que poderia levar a imagens de ressonância magnética nuclear (NMR) aprimoradas de materiais biológicos em um futuro próximo, usando campos magnéticos fracos.

p Medir o spin é rotina em dispositivos de imagem atuais, como a Ressonância Magnética, porque o spin nuclear gera campos magnéticos. Contudo, campos magnéticos fracos, como aqueles no nível atômico, são difíceis de detectar usando a tecnologia atual. Adicione ruído ao campo e a detecção será mais difícil. Ainda, de acordo com o novo jornal, quando um ímã é colocado na mistura, a detecção pode ser alcançada com campos fracos.

p "Há um grande interesse em medir as assinaturas de campos magnéticos fracos, "disse Yacoby, Distinguished Research Chair in Condensed Matter no Departamento de Física e Astronomia e membro associado do Institute for Quantum Computing da University of Waterloo. "Nossa proposta pode levar a uma melhor imagem para ressonância magnética nuclear (NMR) em nanoescala em material biológico em condições ruidosas."

p Pense em uma pessoa pesada sentada em um balanço. Uma pessoa muito forte pode empurrar o balanço. Também é possível para um menor, pessoa mais fraca move o balanço periodicamente com menos força, pois cada empurrão resulta em um movimento maior. É assim que nos balançamos - mesmo com uma fonte fraca, eventualmente, é possível obter uma grande resposta.

p Yacoby e seus colegas teorizam que, ao colocar uma pequena partícula ferromagnética entre um magnetômetro de bit quântico vazio de nitrogênio (qubit) e a fonte - o spin nuclear - a sensibilidade do magnetômetro é aumentada. Os spins de elétrons fortemente correlacionados no ímã e sua excitação coletiva podem ser usados ​​para aumentar o sinal fraco da fonte. A modulação da fonte ressonará lentamente com o ímã e começará a ganhar força, assim como o balanço. Um magnetômetro qubit pode então ler a resposta maior do ímã.

p Atuando como um amplificador, a partícula ferromagnética pode detectar um único spin a uma distância de 30 nanômetros (nm) em temperatura ambiente. As tentativas anteriores sem um ímã exigiam a colocação do detector impossivelmente perto da fonte, apenas 1-2 nm. Adicionar a partícula magnética permite que o sensor fique mais longe do sistema, diminuindo a chance de que o sensor o destrua, e ainda capaz de detectar um sinal mensurável.

p O artigo analisa teoricamente a viabilidade do esquema totalmente clássico. Conceitualmente, a proposta é bastante simples, mas, enquanto a implementação tem seus desafios, pesquisadores acreditam que é muito menos frágil do que um esquema quântico. Esses resultados, em combinação com outras pesquisas de Yacoby sobre como melhorar a resolução, poderá ver imagens de NMR aprimoradas de materiais biológicos em um futuro próximo.