آیا میدان مغناطیسی اتم‌ها قابل مشاهده است؟
آیا میدان مغناطیسی اتم‌ها قابل مشاهده است؟
مجله علمی ایلیاد - گروهی از فیزیکدانان دانشگاه‌ها و موسسات مختلف آمریکا، کوچک‌ترین عکس‌برداری MRI دنیا را انجام داده‌اند تا بتوانند میدان مغناطیسی یک اتم منفرد را مشاهده کنند. نتایج این تحقیق طی مقاله‌ای در مجله‌ی Nature Physics به چاپ رسیده است.
دکتر «فیلیپ ویلکه» به‌عنوان نویسنده‌ی اول مقاله، می‌گوید: «MRI به صورت عادی در بیمارستان‌ها به‌عنوان بخشی از عملیات تشخیصی مورد استفاده قرار می‌گیرد. MRI می‌تواند چگالی نوسانات درون بدن انسان را تشخیص دهد. به‌صورت مرسوم، میلیاردها میلیارد نوسان برای اسکن MRI لازم است. ما نشان داده‌ایم که این کار را می‌توان بر روی یک اتم منفرد موجود بر روی یک صفحه نیز انجام داد.»
دکتر ویلکه و همکارانش از ترکیب اسکن میکروسکوپ تونلی با رزونانس نوسانات الکترون برای انجام اسکن MRI از یک اتم استفاده کرده‌اند. آن‌ها می‌گویند: «ما از اسکن میکروسکوپ تونلی که شامل یک میله‌ی باریک فلزی است و به محققین اجازه می‌دهد تا از اتم‌های تک عکس تهیه کنند، استفاده کرده‌ایم. دو عنصری که در این کار مورد بررسی قرار گرفته‌اند آهن و تیتانیوم بوده است که هر دوی آن‌ها حالت آهن‌ربایی دارند. از طریق آماده‌سازی دقیق نمونه‌ها، اتم‌ها در میکروسکوپ قابل مشاهده خواهند بود.»
فیزیکدانان از میله‌ی MRI مانند میکروسکوپ استفاده کرده‌اند و نقشه‌ی میدان مغناطیسی سه‌بعدی ایجاد شده توسط اتم را با دقت بالایی تهیه کرده‌اند. آن‌ها می‌گویند: «برای انجام این کار، ما خوشه‌ی نوسانی دیگری را به نوک تیز و فلزی میکروسکوپ متصل کرده‌ایم. مشابه آهن‌رباهای معمولی، میدان‌های مغناطیسی مربوط به اتم و میله‌ی فلزی میکروسکوپ یکدیگر را جذب و یا دفع می‌کنند.»
تکان دادن میله‌ی نوک تیز فلزی میکروسکوپ در بالای اتم باعث می‌شود محققین بتوانند نقشه‌ی میدان مغناطیسی حول اتم منفرد را مشخص کنند. دکتر ویلکه می‌گوید: «مشخص شد که فعل و انفعالات مغناطیسی که ما اندازه‌گیری کرده‌ایم، بستگی به مشخصات هر دوی نوسانات دارد؛ نوسان موجود بر روی میله‌ی نوک تیز میکروسکوپ و نوسان موجود در نمونه. به‌عنوان مثال سیگنالی که ما برای اتم‌های آهن مشاهده می‌کنیم با اتم‌های تیتانیوم کاملاً متفاوت هستند. این واقعیت به ما اجازه می‌دهد تا اتم‌های مختلف را از طریق میدان‌های مغناطیسی آن‌ها شناسایی کنیم.»
گروه محققین برنامه دارند تا از این روش برای ساختارهای پیچیده‌تری مانند مولکول‌ها و مواد مغناطیسی استفاده کنند.