In molti settori, dalle scienze dei materiali alla medicina, La risonanza magnetica nucleare (NMR) viene utilizzata per indagini dettagliate specifiche per molecola. Gli scienziati del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) sono ora riusciti a migliorare la sensibilità delle misurazioni NMR. Per questo scopo, gli scienziati hanno utilizzato le cosiddette lenti di Lenz che focalizzano il flusso magnetico. Gli scienziati presentano il loro metodo sulla rivista PLOS UNO .

La risonanza magnetica nucleare (NMR) viene utilizzata per studiare le proprietà molecolari della materia. I campioni sono situati in un campo magnetico ad alta costante e irradiati con un campo magnetico alternato ad alta frequenza. Sia la tomografia a risonanza magnetica (MRT), un metodo nella diagnostica medica per visualizzare la struttura e la funzione di tessuti e organi, e spettroscopia NMR, un metodo per analizzare la struttura e la dinamica delle molecole, si basano sulla risonanza magnetica nucleare. Però, ricercatori cercano di migliorare il rapporto segnale-rumore sfavorevole e, così, aumentare la sensibilità delle misurazioni NMR.

"Un'elevata sensibilità è indispensabile in particolare quando si applicano metodi con limiti di massa e volume o quando è richiesta un'elevata risoluzione spaziale, " afferma il professor Jan Gerrit Korvink. È direttore dell'Istituto di tecnologia delle microstrutture (IMT) di KIT.

Nelle misurazioni NMR su piccoli campioni, bobine miniaturizzate ad alta frequenza si sono rivelate efficaci per la generazione e la ricezione del campo magnetico alternato. Per applicazioni mobili e ulteriore miniaturizzazione, un team internazionale di ricercatori ha ora sviluppato un nuovo metodo per migliorare la sensibilità:hanno usato lenti magnetiche, le cosiddette lenti di Lenz, focalizzare il flusso magnetico di una bobina ad alta frequenza macroscopica su un volume più piccolo e aumentare localmente la sensibilità. Con queste lenti, prende il nome dal fisico Emil Lenz, il flusso magnetico del campo alternato non può essere solo focalizzato, ma anche deviato o trasformato. Nel rispetto, l'effetto di queste lenti può essere paragonato a quello delle lenti ottiche sui fasci di luce. La variazione del campo magnetico induce corrente nelle lenti Lenz, che sono fatti di piastre metalliche o fili in disposizione simmetrica o asimmetrica. La forma delle lenti guida le correnti indotte in modo tale che il campo magnetico sia focalizzato.

Con le lenti Lenz, sensibilità delle misurazioni in spazi molto ridotti, in cui i sistemi NMR convenzionali non si adattano, può essere aumentato in modo significativo. Inoltre, le lenti funzionano a qualsiasi intensità di campo. Tra gli altri, le applicazioni mediche possono trarre vantaggio dall'uso delle lenti Lenz, Korvink afferma:"Poiché gli obiettivi Lenz non sono cablati, sono particolarmente adatti per gli impianti." L'applicazione potrebbe essere fattibile negli impianti cerebrali per osservare la guarigione del tessuto a lungo termine con alta risoluzione o su cerotti per l'osservazione del cancro della pelle. Attualmente, gli scienziati stanno esplorando ulteriori applicazioni, tra gli altri in ingegneria elettrica.

I risultati sono riportati sulla rivista PLOS UNO .