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Mejoras en la técnica de resonancia magnética nuclear permiten medir señales de una sola molécula

17 de febrero, 2016
diamond

El esfuerzo de un equipo combinado de investigadores de las universidades de Harvard y Ulm ha llevado al desarrollo de una técnica de resonancia magnética nuclear mejorada que permite una mejor medición del campo magnético de una sola molécula. En su artículo publicado en la revista Science, el equipo describe la nueva técnica y los resultados de los experimentos para detectar moléculas de una proteína específica.

Desde hace tiempo se usa la espectrocopía de resonancia magnética nuclear para estudiar la estructura de las moléculas. Originalmente se usaban ondas de radio para medir la alineación de núcleos atómicos debido a un campo magnético fuerte. La técnica luego fue mejorada al usar las propiedades magnéticas creadas por una sola vacante de nitrógeno en un diamante para medir las huellas moleculares que resultaban cuando los momentos magnéticos se acoplaban uno con otro. Una vacante de nitrógeno ocurre en un diamante cuando en vez de un átomo de carbono, ocurre una imperfección y resulta una vacante y un átomo de nitrógeno. Esta investigación ha encontrado dos formas de mejorar el procedimiento para obtener una coherencia mejorada.

La primera mejora consistió en mover el sensor NV más cerca del diamante en una forma que no causa la coherencia cuántica a ser degradada por ruido exterior. La segunda mejora implicó la creación de un nuevo procedimiento de lectura que permitió al equipo medir el momento magnético del centro NV sin hacer que cambie, mediante el empleo de entrelazamiento cuántico con el momento magnético nuclear del átomo de nitrógeno. Tomados en conjunto, los cambios permitieron un tipo de espectroscopía de RMN que era 500 veces más sensible que las técnicas convencionales.

Los investigadores utilizaron después esta técnica para medir una proteína llamada ubiquitina poniendo una molécula de muestra sobre la superficie de un diamante para luego detectar las propiedades de moléculas individuales. En este caso informan de que fueron capaces de detectar núcleos de carbono-13 y espectros de núcleos de hidrógeno-2, cuando ambos fueron enriquecidos con isótopos.

El equipo tiene previsto seguir trabajando en su técnica, con la esperanza de encontrar maneras de mejorarla aún más. Uno de los enfoques que planean es estudiar si la colocación en el diamante produce alguna diferencia.
..Jorge Tamayo