Uno studio del gruppo Quantum Technologies for Information Science (QUTIS) del Dipartimento di Chimica Fisica dell'UPV/EHU, ha prodotto una serie di protocolli per sensori quantistici che potrebbero consentire di ottenere immagini mediante la risonanza magnetica nucleare di singole biomolecole utilizzando una quantità minima di radiazione. I risultati sono stati pubblicati in Lettere di revisione fisica .

La risonanza magnetica nucleare (NMR) ha una varietà di applicazioni, come l'imaging medico, neuroscienze e rilevamento di droghe ed esplosivi. Con l'aiuto di sensori quantistici, NMR è stato adattato per funzionare nel regime su scala nanometrica, dove ha il potenziale per avere un impatto su discipline come le scienze della vita, biologia e medicina, e per fornire misurazioni di precisione e sensibilità incomparabili.

"Ci aspettiamo che la combinazione di sensori quantistici e tecniche di disaccoppiamento dinamico consenta l'imaging NMR di singole biomolecole, " scrivono gli autori il dott. Jorge Casanova e il professor Ikerbasque Enrique Solano. Questa risonanza magnetica quantistica "sarà in grado di risolvere gli spostamenti chimici in piccoli campioni di picolitri, producendo biosensori con una sensibilità senza pari e fornendo nuove informazioni sulla struttura, dinamica, e funzione delle biomolecole e dei processi biologici."

Uno strumento fondamentale per migliorare la sensibilità delle configurazioni NMR è applicare grandi campi magnetici "che polarizzano i nostri campioni, migliorare il segnale e aumentare la coerenza, " scrivono. Questa strategia è usata, ad esempio, nella risonanza magnetica, in cui il corpo umano è sottoposto a grandi campi magnetici generati da bobine superconduttrici. Però, notano, ci sono problemi quando si interfacciano questi campioni con sensori quantistici, "perché i nostri campioni possono oscillare molto più velocemente di quanto il nostro sensore possa seguire".

Nel lavoro pubblicato su Lettere di revisione fisica , gli autori hanno sviluppato un protocollo per consentire a un sensore quantistico di misurare gli spin nucleari ed elettronici in campioni arbitrari, anche quando si verificano in grandi campi magnetici. Questi metodi utilizzano una radiazione a microonde a bassa potenza per colmare la differenza di energia tra il loro sensore e il campione.

"Il protocollo è robusto e richiede meno energia rispetto alle tecniche precedenti. Questo non solo estende il regime di funzionamento del sensore a campi magnetici più forti, ma impedisce anche il riscaldamento dei campioni biologici che si avrebbe quando si utilizzano protocolli convenzionali e potenze a microonde. Come conseguenza, questo lavoro apre una nuova linea di ricerca e apre la strada all'uso sicuro di NMR su scala nanometrica nello studio di campioni biologici e grandi biomolecole, "scrivono gli autori.