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Magnetresonanztomographie eines einzelnen Atoms

03.08.2019

Eine Gruppe von Wissenschaftlern des Center for Quantum Nanoscience (QNS) hat zusammen mit ihren US-Kollegen eine Magnetresonanztomographie (MRT)-Bildgebung auf bisher kleinstem Niveau durchgeführt. Die Objekte dieser Aufnahme waren einzelne Atome, und als Ergebnis erhielten die Wissenschaftler eine visuelle Visualisierung der Verteilung des Magnetfelds dieser Atome.

Die Magnetresonanztomographie wird normalerweise in Krankenhäusern und anderen Gesundheitseinrichtungen als Teil des Prozesses zur Diagnose von Krankheiten durchgeführt. Mit der MRT-Technologie können Sie sich ein Bild von der Verteilungsdichte von Spins (Rotationen) von Elektronen und Protonen von Atomen des menschlichen Körpers machen, und je mehr solche Rotationen von empfindlichen Gerätesensoren aufgezeichnet werden, desto hochwertiger und aussagekräftiger ist die Umfrage .

Die oben genannten Wissenschaftler haben jedoch bewiesen, dass die MRT-Technologie auch in Bezug auf einzelne Atome, die sich auf der Oberfläche befinden, verwendet werden kann. Dazu wird ein Tunnel-Scanning-Mikroskop verwendet, das es erlaubt, mit einer auf Atomdicke „geschärften“ Spitze einzelne Atome abzutasten und abzubilden.

In diesen Experimenten wurden die Atome zweier chemischer Elemente, Eisen und Titan, die beide magnetische Materialien sind, untersucht. Durch den Prozess der Manipulation von Objekten in Nanogröße wurden die Atome dieser Elemente auf der Oberfläche platziert und waren daher mit einem Tunnelmikroskop deutlich sichtbar. Die Forscher scannten diese Atome dann mit der Spitze eines Mikroskops, was ein Bild der Verteilung des Magnetfelds jedes Atoms und ein Bild der magnetischen Wechselwirkung zwischen den Atomen ergab, die sich je nach Richtung wie winzige Magnete entweder anziehen oder abstoßen Rotation ihrer Elektronen.

In naher Zukunft planen die Forscher, die "atomare" MRI-Technologie zu verwenden, um die Verteilung von Magnetfeldern komplexerer Strukturen wie organischer Moleküle und Kristalle aus magnetischen Materialien zu untersuchen und abzubilden. Das wiederum liefert Wissenschaftlern neue Daten über den Aufbau von Materie, die später zum Beispiel bei der Entwicklung neuer Materialien genutzt werden können. Darüber hinaus kann diese Technologie verwendet werden, um den Zustand von Quantensystemen zu messen und zu steuern, die bestimmte Rechenfunktionen viel schneller ausführen als herkömmliche Computer.

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Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

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BeeHome erkennt automatisch Bedrohungen für das Honigbienenvolk wie Pestizide oder Parasiten. Das Robotersystem reagiert darauf in Echtzeit im Feld.

Die Überwachung und Behandlung von Bienen rund um die Uhr erfordert kein menschliches Eingreifen. Das Gerät ist mit bestehenden Imkereimethoden und etablierter Infrastruktur kompatibel.

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