Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

UC Santa Barbara researcher's new study may lead to MRIs on a nanoscale

24.02.2012
Magnetic resonance imaging (MRI) on the nanoscale and the ever-elusive quantum computer are among the advancements edging closer toward the realm of possibility, and a new study co-authored by a UC Santa Barbara researcher may give both an extra nudge. The findings appear today in Science Express, an online version of the journal Science.

Ania Bleszynski Jayich, an assistant professor of physics who joined the UCSB faculty in 2010, spent a year at Harvard working on an experiment that coupled nitrogen-vacancy centers in diamond to nanomechanical resonators. That project is the basis for the new paper, "Coherent sensing of a mechanical resonator with a single spin qubit."


The magnetic field emanating from a mechanical resonator affects the quantum state of a nitrogen vacancy center in diamond. Credit: Quirin Unterreithmeier

A nitrogen-vacancy (NV) center is a specific defect in diamond that exhibits a quantum magnetic behavior known as spin. When a single spin in diamond is coupled with a magnetic mechanical resonator –– a device used to generate or select specific frequencies –– it points toward the potential for a new nanoscale sensing technique with implications for biology and technology, Jayich explained.

Among those possible future applications of such a technique is magnetic resonance imaging on a scale small enough to image the structure of proteins –– an as-yet unaccomplished feat that Jayich called "one of the holy grails of structural biology."

"The same physics that will allow the NV center to detect the magnetic field of the resonator, hopefully, will allow MRI on the nanoscale," Jayich said. "It could make MRI more accurate, and able to see more. It's like having a camera with eight megapixels versus one with two megapixels and taking a picture of someone's face. You can't see features that are smaller than the size of a pixel. So do they have three freckles, or do they all look like one big freckle?

"That's the idea," Jayich continued. "To resolve individual freckles, so to speak, to see what a protein is made up of. What we found in this paper suggests that it is possible, although a significant amount of work still needs to be done."

Though further into the future based on the approach used for this paper, Jayich said, there is also the potential for such a coupling to be advanced and exploited as a possible route toward the development of a hybrid quantum system, or quantum computer.

Jayich collaborated on the project with researchers Shimon Kolkowitz, Quirin Unterreithmeier, Steven Bennett, and Mikhail Lukin, all from Harvard; Peter Rabl, from the Institute for Quantum Optics and Quantum Information of the Austrian Academy of Science; and J.G.E. Harris, from Yale. The work was supported in part by the National Science Foundation, the Center for Ultracold Atoms, and the Packard Foundation.

Shelly Leachman | EurekAlert!
Further information:
http://www.ucsb.edu

More articles from Physics and Astronomy:

nachricht Telescopes team up to find distant Uranus-sized planet through microlensing
31.07.2015 | NASA/Goddard Space Flight Center

nachricht California 'rain debt' equal to average full year of precipitation
31.07.2015 | NASA/Goddard Space Flight Center

All articles from Physics and Astronomy >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Gefangen in Ruhelosigkeit

Mit ultrakalten Atomen lässt sich ein neuer Materiezustand beobachten, in dem das System nicht ins thermische Gleichgewicht kommt.

Was passiert, wenn man kaltes und heißes Wasser mischt? Nach einer Weile ist das Wasser lauwarm – das System hat ein neues thermisches Gleichgewicht erreicht....

Im Focus: Quantum Matter Stuck in Unrest

Using ultracold atoms trapped in light crystals, scientists from the MPQ, LMU, and the Weizmann Institute observe a novel state of matter that never thermalizes.

What happens if one mixes cold and hot water? After some initial dynamics, one is left with lukewarm water—the system has thermalized to a new thermal...

Im Focus: Superschneller Wellenritt im Kristall: Elektronik auf Zeitskala einzelner Lichtschwingungen möglich

Physikern der Universitäten Regensburg und Marburg ist es gelungen, die von einem starken Lichtfeld getriebene Bewegung von Elektronen in einem Halbleiter in extremer Zeitlupe zu beobachten. Dabei konnten sie ein grundlegend neues Quantenphänomen entschlüsseln. Die Ergebnisse der Wissenschaftler sind jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht worden (DOI: 10.1038/nature14652).

Die rasante Entwicklung in der Elektronik mit Taktraten bis in den Gigahertz-Bereich hat unser Alltagsleben revolutioniert. Sie stellt jedoch auch Forscher...

Im Focus: On the crest of the wave: Electronics on a time scale shorter than a cycle of light

Physicists from Regensburg and Marburg, Germany have succeeded in taking a slow-motion movie of speeding electrons in a solid driven by a strong light wave. In the process, they have unraveled a novel quantum phenomenon, which will be reported in the forthcoming edition of Nature.

The advent of ever faster electronics featuring clock rates up to the multiple-gigahertz range has revolutionized our day-to-day life. Researchers and...

Im Focus: Erster Nachweis von Lithium in einem explodierenden Stern

Erstmals konnte das chemische Element Lithium in der ausgestoßenen Materie einer Nova nachgewiesen werden. Beobachtungen von Nova Centauri 2013 mit Teleskopen des La Silla-Observatoriums der ESO und in der Nähe von Santiago de Chile helfen bei der Aufklärung des Rätsels, warum so viele junge Sterne mehr von diesem Element enthalten als erwartet. Diese Entdeckung liefert ein seit langem fehlendes Teil im Puzzle der chemischen Entwicklungsgeschichte unserer Galaxie und ist ein großer Fortschritt für das Verständnis des Mischungsverhältnisses der chemischen Elemente in den Sternen unserer Milchstraße.

Das leichte chemische Element Lithium ist eines der wenigen Elemente, das nach unserer Modellvorstellung auch beim Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Türme und Maste aus Stahl – Neues aus Forschung und Anwendung

31.07.2015 | Veranstaltungen

Tagung „Brandschutz im Tank- und Gefahrgutlager“ am 16. November 2015 im Essener Haus der Technik stellt praktische Lösungen vor

30.07.2015 | Veranstaltungen

12. BMBF-Forum für Nachhaltigkeit: Green Economy, Energiewende und die Zukunft der Städte

30.07.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wiederaufladbare Batterien machen sich breit

31.07.2015 | Seminare Workshops

Alles zur Kryotechnik: HDT bietet Seminar zum „Kryostatbau“ an

31.07.2015 | Seminare Workshops

Erster Zug von Siemens für Thameslink‑Strecke in UK angekommen

31.07.2015 | Verkehr Logistik