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Posted in | Nanomedicine | Nanomaterials

Diamanten, die Auch Ausfallen, der Beste Freund eines Patienten zu sein

Published on September 22, 2009 at 7:59 PM

Diamanten, ist es lang gesagt worden, ist der beste Freund eines Mädchens. Aber ein Forschungsteam einschließlich einen Physiker vom National Institute of Standards and Technology (NIST) hat vor kurzem found*, das die Edelsteine möglicherweise ausfielen, um der beste Freund eines Patienten zu sein auch.

Eine Stickstofffreie stelle (kleine Kreise) innerhalb eines Diamantkristalles ist als „gebissen“ für Quantumscomputer im Teil wegen seiner großen Empfindlichkeit zu magnetischer Bereiche-ein Empfindlichkeit viel versprechend, die MRI ähnliche Untersuchungen über die Nachrichten auch aktivieren könnte, die so klein sind wie lebende Zellen oder einzelne Moleküle. Wenn grüne Leuchte die Stickstofffreie stelle schlägt, fluoresziert sie Rot; Schwankungen dieser Fluoreszenz entdeckend, ermöglichen Sie Wissenschaftler, seine Informationen zu extrahieren. Kredit: J. Taylor, NIST

Die Arbeit des Teams hat das langfristige Ziel von sich entwickelnden Quantumscomputern, aber sie hat Frucht getragen, die möglicherweise unmittelbarere Anwendung in der Heilkunde hat. Ihre findene, dass ein Kandidat „das Quantum gebissen“ großes hat, Empfindlichkeit zu den Magnetfeldern deutet an, dass MRI ähnliche Einheiten, die einzelne Drogenmoleküle und lebende Zellen prüfen können, möglicherweise möglich sind.

Die Bewerberanlage, gebildet von einem Stickstoffatom, das innerhalb eines Diamantkristalles untergebracht wird, ist viel versprechend, nicht nur weil sie Atom-schuppe Schwankungen des Magnetismus ermittlen kann, aber auch, weil er bei Zimmertemperatur arbeitet. Die Meisten anderen solchen Einheiten verwendeten entweder im Quantumsübertragen auf lochkarten, oder für das magnetische Ermittlen muss bis fast Nullpunkt abgekühlt werden, um zu bedienen und es schwierig machen, sie nahe Livegewebe zu legen. Jedoch unter Verwendung des Stickstoffes als Fühler oder Schalter konnte diese Beschränkung ausweichen.

Diamant, der vom reinen Kohlenstoff gebildet wird, hat gelegentlich winzige Unvollkommenheiten innerhalb seines kristallenen Gitters. Eine geläufige Verunreinigung ist eine „Stickstofffreie stelle“, in der zwei Kohlenstoffatome durch ein einzelnes Atom des Stickstoffes ausgetauscht werden und verlässt den anderen Platz des Kohlenstoffatoms frei. Stickstofffreie stellen sind im Teil, das für den berühmten Glanz des Diamanten verantwortlich ist, denn sie sind wirklich Leuchtstoff: wenn grüne Leuchte sie schlägt, das des Stickstofferregbare ungepaarte Elektronglühen Atoms zwei ein glänzendes Rot.

Das Team kann geringfügige Varianten in dieser Fluoreszenz verwenden, um die magnetische Drehbeschleunigung eines einzelnen Elektrons im Stickstoff zu bestimmen. Drehbeschleunigung ist ein Quantumseigentum, deren Wert entweder „herauf“ oder „unten hat,“ und könnte ein deshalb darstellen oder binäres Übertragen auf Lochkarten herein auf null einstellen. Die neue Leistung des Teams war, diese Quantumsinformationen zwischen das Stickstoffelektron und die Kerne von anliegenden Kohlenstoffatomen wiederholt zu übertragen und bildete eine kleine Schaltung, die zu den logischen Verknüpfungen fähig ist. Informationen-ein die Drehbeschleunigung eines Quantumsbits grundlegende Aufgabe für ein Quantum Zu Lesen Computer-ist eine erschreckende Herausforderung gewesen, aber das Team zeigte, dass, indem man hin und her die Informationen zwischen das Elektron und die Kerne übertrug, die Informationen verstärkt werden konnten und es viel einfacher machen zu lesen.

Noch sagte theoretischer Physiker Jakob Taylor NIST, dass die Ergebnisse „Evolutions sind, nicht revolutionär“ für den Quantumsdatenverarbeitungsbereich und dass die medizinische Welt möglicherweise genießt praktischen Nutzen von der Entdeckung, lange zuvor ein Arbeitsquantumscomputer aufgebaut wird. Er stellt sich Diamant-gespitzte Fühler vor, magnetische Resonanz- Prüfungen auf einzelnen Zellen innerhalb des Gehäuses durchzuführen, oder auf einzelnen Molekülen möchten Arzneimittelhersteller Sortierung von MRI-Scanner für das mikroskopische nachforschen-ein. „Das geläufig, um gedacht wird möglich nicht zu sein, weil in beiden Fällen die Magnetfelder so klein sind,“ sagt Taylor. „Aber diese Technik hat sehr niedrige Giftigkeit und kann bei Zimmertemperatur getan werden. Sie könnte innerhalb einer Einzelzelle möglicherweise schauen und uns erlauben, sichtbar zu machen, was geschieht in den verschiedenen Stellen.“

Das Harvard-Universitätsteam enthält auch Wissenschaftler vom Gemeinsamen Quantums-Institut (eine Partnerschaft von NIST und von der Universität von Maryland), die Massachusetts Institute of Technology und Universität Texas A&M.

* L. Jiang, J.S. Hodges, J.R. Maze, P. Maurer, J.M. Taylor, D.G. Cory, P.R. Hemmer, R.L. Walsworth, A. Yacoby, A.S. Zibrov und M.D. Lukin. Sich Wiederholendes Ablesen einer einzelnen elektronischen Drehbeschleunigung über Quantumslogik mit Kernspin ancillae. Wissenschaft, DOI: 10.1126/science.1176496, veröffentlicht OnlineSept. 10, 2009.

Last Update: 13. January 2012 18:09

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