Nanotecnologia

Microscopia quântica abre caminho para tricorder e chave de fenda sônica

Microscopia quântica abre caminho para tricorder e chave de fenda sônica
Doherty e Barson criaram uma nova técnica de microscopia usando tecnologias da computação quântica.[Imagem: Stuart Hay/ANU]

Revolução científica

"Cada grande avanço na microscopia gerou uma revolução científica," afirma o professor Marcus Doherty, da Universidade Nacional Australiana. "Nossa invenção ajudará a resolver muitos problemas complexos numa vasta gama de áreas, incluindo pesquisa médica, ambiental e de biossegurança."

E ele parece ter razão de sobra para tamanho entusiasmo.

A invenção é nada menos do que uma nova técnica de microscopia molecular, baseada em uma hibridização das tecnologias usadas nos equipamentos médicos de imageamento por ressonância magnética e na espectrometria de massa.

Enquanto a tecnologia de imagens médicas é capaz de identificar a composição química de moléculas individuais, os espectrômetros de massa identificam as moléculas medindo as massas dentro de uma amostra.

Desta forma, a nova técnica permite, simultaneamente, identificar, pesar e caracterizar moléculas complexas tais como as proteínas, importantes desde as pesquisas básicas em biologia, até as pesquisas médicas aplicadas a doenças específicas.

Microscopia quântica abre caminho para tricorder e chave de fenda sônica
Os diamantes vêm ocupando vários espaços na tecnologia quântica - as demonstrações incluem até mesmo o menor rádio do mundo. [Imagem: Cortesia Element Six]

Microscopia quântica

A grande novidade da pesquisa é que, em vez das lentes normalmente associadas aos microscópios, a nova técnica baseia-se nos mesmos diamantes que estão sendo usados pela computação quântica para criar qubits.

O que o pesquisador Michael Barson descobriu foi como explorar os minúsculos defeitos no diamante, conhecidos como vacâncias de nitrogênio, e usá-los para medir a massa e a composição da química das moléculas - essencialmente um fenômeno que permite que a luz fale com a matéria.

"Para a espectrometria de massa, quando uma molécula se liga ao dispositivo de diamante, sua massa muda, o que muda a frequência, e medimos a mudança na frequência usando os defeitos no diamante. Para a ressonância magnética, estamos observando como os campos magnéticos da molécula também influenciam os defeitos," disse Barson.

Tricorder e chave de fenda sônica

Já o professor Doherty está muito mais entusiasmado. Segundo ele, como se trata essencialmente de medições sem contato, usando campos magnéticos ou elétricos, o dispositivo de microscopia quântica pode se tornar o núcleo de tecnologias só vistas na ficção científica, como o tricorder de Jornada nas Estrelas ou a chave de fenda sônica do Dr. Who.

Bibliografia:

Nanomechanical Sensing Using Spins in Diamond
Michael S. J. Barson, Phani Peddibhotla, Preeti Ovartchaiyapong, Kumaravelu Ganesan, Richard L. Taylor, Matthew Gebert, Zoe Mielens, Berndt Koslowski, David A. Simpson, Liam P. McGuinness, Jeffrey McCallum, Steven Prawer, Shinobu Onoda, Takeshi Ohshima, Ania C. Bleszynski Jayich, Fedor Jelezko, Neil B. Manson, Marcus W. Doherty
Nano Letters
Vol.: 17 (3), pp 1496-1503
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04544




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