I ricercatori dell'ICFO hanno sviluppato una nuova tecnica per misurare forze molto deboli su scala molecolare. Grazie all'utilizzo di nanotubi di carbonio, hanno raggiunto fino ad oggi il più alto livello di sensibilità. Questi risultati pubblicati in Nanotecnologia della natura aprire la porta alla risonanza magnetica delle singole molecole.
Più resistente dell'acciaio, i nanotubi di carbonio sono uno dei materiali più resistenti e duri conosciuti. Le loro impressionanti proprietà elettriche e termiche li rendono un materiale estremamente versatile. Vuoto all'interno e spesso solo un atomo, si prestano a una grande varietà di potenziali usi, da racchette da tennis e giubbotti antiproiettile, ai componenti elettronici e ai dispositivi di accumulo di energia. Una nuova ricerca mostra che potrebbero anche avere il potenziale per rivoluzionare la ricerca medica con la risonanza magnetica delle singole molecole.
Scienziati dell'ICFO- Institute of Photonic Science, in collaborazione con ricercatori dell'Istituto Catalano di Nanotecnologia (ICN2) e dell'Università del Michigan, sono stati in grado di misurare forze deboli con una sensibilità 50 volte superiore a quanto realizzato fino ad oggi. Questo significativo miglioramento rappresenta un punto di svolta nella misurazione di forze molto deboli e apre le porte alla risonanza magnetica su scala molecolare. Dott. Adrian Bachtold, che ha iniziato questa ricerca presso l'Istituto Catalano di Nanotecnologia prima di trasferire il suo gruppo di ricerca all'ICFO, spiega in un articolo pubblicato su Nanotecnologia della natura che sono stati in grado di preparare i nanotubi di carbonio per agire come sonde che vibrano con un'intensità proporzionale a una forza elettrostatica. Con l'uso di elettronica a bassissimo rumore, il gruppo guidato da Bachtold è stato in grado di misurare l'ampiezza della vibrazione di questi nanotubi e quindi ipotizzare l'intensità della forza elettrostatica.
"I nanotubi di carbonio sono simili alle corde della chitarra che vibrano in risposta alla forza applicata. Tuttavia, nel caso del nostro esperimento, le forze che causano la vibrazione sono estremamente piccole, simile alla forza gravitazionale creata tra due persone a 4500 km di distanza", spiega Bachtold. Negli ultimi dieci anni gli scienziati hanno apportato solo modesti miglioramenti alla sensibilità della misurazione di forze molto deboli. Questa nuova scoperta segna un prima e un dopo e indica che i nanotubi di carbonio svolgono un ruolo importante nelle future tecnologie per la risonanza magnetica delle singole molecole.
La risonanza magnetica convenzionale registra lo spin dei nuclei atomici nei nostri corpi che sono stati precedentemente eccitati da un campo elettromagnetico esterno. Sulla base della risposta globale di tutti gli atomi, è possibile monitorare e diagnosticare l'evoluzione di alcune malattie. Però, questa tecnica diagnostica convenzionale ha una risoluzione di pochi millimetri. Gli oggetti più piccoli hanno un numero totale di atomi insufficiente per consentire l'osservazione dei segnali di risposta.
"I risultati presentati sono molto promettenti per misurare la forza creata da ogni singolo atomo e di conseguenza il suo spin. In futuro questa tecnica potrebbe rivoluzionare l'imaging medico" conclude Bachtold.
