Anonim

يمكن استخدام الماس قريباً لفحص الخلايا الحية وجزيئات الدواء

الصحة و أمبير؛ رفاهية

داريو بورغينو

1 أكتوبر 2009

عند التعرض للضوء الأخضر ، تصبح شوائب النيتروجين في الماس فلوري وتصدر ضوء أحمر ساطع (الصورة: J. Taylor، NIST)

أثناء العمل على تحقيق هدفهم الطويل الأجل المتمثل في الوصول إلى حاسوب كمومي حقيقي ، اكتشف فريق من الباحثين من جامعة ستانفورد ومعهد الكم المشترك ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة تكساس إيه آند إم مؤخراً أن شوائب النيتروجين الصغيرة في الماس تقدم مسابير مغناطيسية بارزة في الخلوي و النطاق الجزيئي ، مع التطبيقات الهامة التي يمكن أن تفيد حقا البحوث الطبية.

الحوسبة الكمومية تسخر خصائص الجسيمات دون الذرية - الفوتونات والإلكترونات على وجه الخصوص - لمعالجة البيانات بطريقة عالية الكفاءة. يتعامل حقل فرعي من الحوسبة الكمومية يعرف باسم spintronics مع الإلكترونات السالبة الشحنة وس spينها ، والتي تعطي هذه الجسيمات معًا خصائص مغناطيسية دقيقة للغاية.

أثناء البحث عن مادة مغنطيسية يمكن أن تتلاعب بالإلكترونات واحدة تلو الأخرى لأغراضها ، اكتشف الفريق أن الماس ذو تركيزات ضئيلة من النيتروجين يحقق تحقيقات مغناطيسية ممتازة. الشوائب النيتروجينية مسؤولة جزئياً عن شهرة الماس ، لأنها تتوهج باللون الأحمر اللامع وتصبح الفلورسنت عندما يتم ضربها بالضوء الأخضر.

يمكن لقياس الاختلافات الطفيفة في مستويات التألق تحديد الدوران المغناطيسي لإلكترون واحد في النتروجين ، وعلى عكس الكثير من النتائج التي تم الحصول عليها حتى الآن في الحوسبة الكمومية أو الاستشعار المغناطيسي الصغير ، يمكن القيام بذلك في درجات حرارة الغرفة بدلاً من طلب التبريد على مقربة من الصفر المطلق.

يتكون النظام الذي طوره الفريق من ذرة نيتروجين واحدة موضوعة داخل بلورة من الألماس ، ولأنه لا يتطلب التبريد ، فإنه يمكن استخدامه بأمان للتحري والتعامل بدقة مع الأنسجة الحية مثل الخلايا الحية وجزيئات الدواء الفردية ، خطوة مهمة للأمام للبحوث الطبية.

تمكن الباحثون أيضًا من تكرار ارتداد المعلومات الكميّة ذهابًا وإيابًا بين إلكترون النتروجين وذرّات الكربون المجاورة في الماس ، مما شكل دائرة كَمّية صغيرة قادرة على تنفيذ العمليات المنطقية في درجات حرارة الغرفة. ووجد الفريق أن نقل المعلومات ذهابًا وإيابًا له تأثير في تضخيم المعلومات وتسهيل قراءتها.

وكما أوضح الفيزيائي النظري جاكوب تايلر NIST ، فإن هذه النتائج ليست سوى خطوة صغيرة إلى الأمام في الحوسبة الكمومية ، ولكن المجتمع الطبي قد يجد تطبيقات عملية للنتائج التي توصلوا إليها قبل فترة طويلة من بناء أول حاسوب كمومي.

ونشرت النتائج التي توصل إليها الفريق في العدد الإلكتروني من مجلة Science.

عند التعرض للضوء الأخضر ، تصبح شوائب النيتروجين في الماس فلوري وتصدر ضوء أحمر ساطع (الصورة: J. Taylor، NIST)

موصى به اختيار المحرر