QuTech onderzoekers realiseren ’MRI op atomaire schaal’

Onderzoek & Wetenschap 19/12/2019 12:01:09

Onderzoekers van het Nederlandse QuTech hebben met behulp van quantumtechnologie een magnetische beeldvormingstechniek ontwikkeld die 3D-beelden kan maken met atomaire resolutie.

Lees hieronder verder   
Verwant

Ontrafelen samenstelling van complexe moleculaire systemen

Eerste tewaterlating van nieuw onderzoeksschip RV Belgica

Waterstof voor het eerst zichtbaar op grensvlak titanium en titaniumhydride

Nauwkeurige nanosensor maakt productie kleinere chips mogelijk

Productie fotonische kristallen met poriën voor bandgap telecom

TU/e-onderzoekers ontwikkelen lichtgestuurde plastic minirobot

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Nieuw in EPLAN Pro Panel 2.9 & Harness ProD 2.9

EPLAN Webinar

vrijdag 21 februari 2020

Workshop Industrial Security

Kortrijk, Wondelgem, Berchem en Diepenbeek

van 25/02/2020 tot 5/03/2020

Elektrisch voertuig: mobiele batterij of extra belasting net?

UGent Campus Kortrijk

dinsdag 25 februari 2020

Verbreed uw basiskennis over stoom

Spirax Sarco Gent en Westerlo

dinsdag 3 maart 2020

Tips & Tricks voor veilige werking stoominstallatie

Spirax Sarco Gent en Brasschaat

woensdag 4 maart 2020

100.000 ingrijpende energetische renovaties per jaar realiseren

(studiedag) Sint-Niklaas

donderdag 5 maart 2020

Keuze van de redactie

(18/2) Aquafin gaat energie leveren uit afvalwater

(17/2) ITMA 2019: Geen schering en inslag - artikel

(12/2) DEME Offshore en Herrenknecht bouwen samen onderzeese boor

(12/2) Winnaars Foreign Investment Trophy 2020 bekend gemaakt

(11/2) Air Products levert technologie voor Amerikaans waterstof tankstation

(10/2) Thor Park Genk wordt eerste Vlaamse regelluwe zone

>> Meer blikvangers

ENGINEERINGNET.BE - Magnetic Resonance Imaging (MRI) en Nuclear Magnetic Resonance (NMR) zijn krachtige en veelgebruikte beeldvormingstechnieken in de materiaalkunde, biologie, chemie en geneeskunde.

Deze methoden maken gebruik van het feit dat veel atoomkernen een eigenschap hebben die spin genoemd wordt. Atoomkernen gedragen zich als kleine magneten die magnetische velden genereren. Deze velden kunnen met behulp van antennes worden gedetecteerd.

Magnetische beeldvorming is niet-invasief, kan verschillende soorten atomen onderscheiden, en werkt onder een breed scala aan omstandigheden, ook bij kamertemperatuur.

Maar de huidige methoden beperken zich tot het nemen van een gemiddelde over grote volumes met grote hoeveelheden atomen, en het is niet mogelijk om individuele moleculen of nanostructuren in beeld te brengen. Onderzoekers van QuTech hebben nu een belangrijke stap gezet om die beperking te overwinnen.

Mohamed Abobeih: ‘Ons werk is gebaseerd op het zogeheten NV-centrum, dat van nature voorkomt in diamant. Eén stikstofatoom neemt de plek van twee koolstofatomen in, waardoor er een ‘gat’ ontstaat waarin een enkele elektronenspin vast komt te zitten.

Deze elektronenspin gebruiken we als een soort quantumsensor. Door dit elektron precies te manipuleren kunnen we selectief de kleine magnetische velden oppakken die door kernen in de omgeving worden gecreëerd.’

Hoofdonderzoeker Tim Taminiau: ‘Bij ons gebruiken we deze NV-centra meestal als quantumbits, de bouwstenen voor toekomstige quantumcomputers en het quantuminternet. Maar dezelfde eigenschappen die NV-centra goede quantumbits maken, maken ze ook tot goede quantumsensoren.'

Taminiau en zijn team bouwen voort op eerder onderzoek waarbij goed geïsoleerde nucleaire spins werden geobserveerd. Die eerdere studies gaven aan dat het NV-centrum gevoelig genoeg is om de piepkleine signalen van individuele kernen te detecteren.

Maar voor het afbeelden van complexe systemen zoals moleculen is het niet voldoende om kernspins alleen maar te detecteren. De positie van alle spins moet precies bepaald worden, het doel van dit onderzoek.

Joe Randall: ‘We hebben een methode ontwikkeld om de 3D-structuur van complexe spinsystemen te verkrijgen. Elke kernspin voelt het magnetische veld van alle andere kernspins. Deze interacties hangen af van de precieze posities van de atomen en coderen dus de ruimtelijke structuur.

Twee atomen die dichter bij elkaar liggen, hebben bijvoorbeeld een sterkere interactie. We hebben methoden ontwikkeld om deze interacties nauwkeurig te meten en ze om te zetten in een volledig 3D-beeld met atomaire resolutie.’

Om hun methode te testen, pasten de onderzoekers het toe op een cluster van 27 koolstof-13 atomen in een zeer zuivere diamant. Deze structuur biedt een modelsysteem voor een molecuul.

Na het meten van meer dan 150 interacties tussen de kernen en het uitvoeren van een intensief numeriek reconstructiealgoritme, werd de volledige 3D-structuur verkregen met een ruimtelijke precisie die veel kleiner is dan de grootte van een atoom.

De volgende stap is het in kaart brengen van structuren buiten de diamant door NV-centra dicht bij de oppervlakte te brengen. Het uiteindelijke doel is om individuele moleculen, zoals eiwitten, en de kleinste onderdelen van quantumcomputers, met atomaire resolutie in beeld te brengen. << (Guy Leysen) (bron en foto: TU Delft)

Op de foto:
Tim Taminiau (l), Mohamed Abobeih en Joe Randall (r) in het lab met een 3D model van de spins in de diamantstructuur, in kaart gebracht met behulp van de nieuwe methode (schaal 250.000.000 : 1).


Video:

Abonneer op onze nieuwsbrief

Reageer of publiceer aanvullende informatie
Mis ook dit niet...

Mastercourse: het formuleren van een data science-taak

Deze mastercourse zal op 03/04/2020 een overzicht van data science geven en van de opportuniteiten, die deze wetenschap biedt voor innovatie vanuit een industrieel oogpunt.

Navitrans gaat verder onder Canadese vlag

Het Canadese Valsoft Corporation Inc nam het Kortrijkse Navitrans International marktleider in logistieke software voor Transport, Warehousing (WMS) en Freight Forwarding, over.

Aquafin gaat energie leveren uit afvalwater

Aquafin leverde al energie van de zonnepanelen op hun sites aan via Bolt. Nu gaan ze ook hun energie, opgewekt uit het teveel aan zuiveringsslib, lokaal aanbieden via dezelfde partner.

Daan Schalck wordt enige CEO van North Sea Port

Naar aanleiding van eerder gemaakte afspraken zal Jan Lagasse eind augustus zijn mandaat als co-CEO van North Sea Port afronden, waardoor Daan Schalck de leiding alleen op zich zal nemen.

Asset Performance 4.0: ontdek het programma

Van 10 t.e.m. 12 juni 2020 organiseert BEMAS de eerste editie van de Asset Performance 4.0 Conferentie en Beurs. 3 leerrijke dagen met workshops, boeiende presentaties en 40 bedrijven.

ITMA 2019: Geen schering en inslag - artikel

Een van de mooiere beurzen van het voorbije jaar was ongetwijfeld de vierjaarlijkse textieltechnologiebeurs Itma, waarop Belgen met hun technologie nog steeds het verschil maken.

Nieuw kennis- en netwerkevent Materials+Eurofinish+Surface

Materials + Eurofinish + Surface biedt op 3-4 juni in het NH Koningshof te Veldhoven een overzicht van de laatste ontwikkelingen binnen de gehele keten; van grondstof tot gerealiseerd product.

Sabca onder nieuwe vleugels

Sabca, Société Anonyme Belge de Constructions Aéronautiques, stond al even in het uitstalraam. Onlangs kwam een en ander in een stroomversnelling.

speedigus service: slijtvaste maatwerk-onderdelen

Om altijd snel de juiste glijlageroplossingen te kunnen leveren en te installeren, heeft igus meer dan 12.000 verschillende iglidur glijlagertypen gemaakt van tribo-polymeren in voorraad. Daarnaast produceert igus maatwerkcomponenten. Dit wordt bepaald door de motion plastics specialist op basis van de benodigde aantallen.

Partners