Mischa Brendel
Met een compleet nieuwe benadering van magnetic resonance imaging (MRI) hebben onderzoekers van de Zwitserse ETH en de Duitse universiteit van Leipzig een zo hoge resolutie weten te behalen, dat afzonderlijke atomen zijn waar te nemen.
De techniek werkt compleet anders dan de gangbare MRI-technieken in ziekenhuizen, die beelden maken met behulp van magneetspoelen. De resolutie van de nieuwe meetmethode is circa een miljoen keer nauwkeuriger dan de gangbare methode.
Hart van de nieuwe techniek is een opzettelijk aangebrachte onzuiverheid in een diamant: er worden twee koolstofatomen uit het kristalrooster verwijderd en hiervoor in de plaats één stikstofÂatoom teruggezet. Deze zogenoemde stikstof-leegtekern is zowel fluorescerend als magnetisch.
Voor hun experiment maakten de onderzoekers een diamant met een oppervlakte van circa 2 x 2 mm met diverse van deze stikstof-leegtekernen enkele nanometers onder het oppervlak. Vervolgens deden ze optische metingen van de magnetisatie van deze kernen en zo lukte het in enkele gevallen de aanwezigheid van andere magnetische atoomÂkernen waar te nemen die zich vlakbij deze stikstof-leegtekernen bevonden. ‘De kwantummechanica voorziet ons vervolgens van elegant bewijs of er een enkele kern of diverse kernen van waterstofÂatomen zijn waargenomen’, vertelt onderzoeksleider Christian Degen.
MRI is bij het grote publiek vooral bekend vanwege de toepassingen in de medische wereld. Die techniek zit volgens Degen echter zo’n beetje tegen zijn fysieke grenzen aan. De door hem en collega’s ontwikkelde MRI-techniek is daarentegen niet bedoeld om naar abnormaliteiten in het menselijk lichaam te zoeken. Degen: ‘Dit is een belangrijke tussenstap naar het in kaart brengen van complete moleculen.’
De onderzoekers hopen in de toekomst hun verfijnde MRI-techniek in te kunnen zetten om de ruimtelijke structuren van bijvoorbeeld eiwitten in kaart te kunnen brengen. Dit kan belangrijk zijn voor bijvoorbeeld de ontwikkeling van medicijnen.
