Une étude du groupe Quantum Technologies for Information Science (QUTIS) du Département de Chimie Physique de l'UPV/EHU, a produit une série de protocoles pour capteurs quantiques qui pourraient permettre d'obtenir des images au moyen de la résonance magnétique nucléaire de biomolécules uniques en utilisant une quantité minimale de rayonnement. Les résultats ont été publiés dans Lettres d'examen physique .

La résonance magnétique nucléaire (RMN) a une variété d'applications, comme l'imagerie médicale, neurosciences et détection de drogues et d'explosifs. A l'aide de capteurs quantiques, La RMN a été adaptée pour fonctionner en régime nanométrique, là où il a le potentiel d'avoir un impact sur des disciplines telles que les sciences de la vie, biologie et médecine, et de fournir des mesures d'une précision et d'une sensibilité incomparables.

"Nous nous attendons à ce que la combinaison de capteurs quantiques et de techniques de découplage dynamique permette l'imagerie RMN de biomolécules uniques, " écrivent les auteurs le Dr Jorge Casanova et le professeur Ikerbasque Enrique Solano. Cette RMN améliorée quantique "sera capable de résoudre les déplacements chimiques dans de minuscules échantillons de picolitres, produire des biocapteurs d'une sensibilité inégalée et apporter de nouvelles connaissances sur la structure, dynamique, et la fonction des biomolécules et des processus biologiques.

Un outil fondamental pour améliorer la sensibilité des configurations RMN est d'appliquer de grands champs magnétiques "qui polarisent nos échantillons, améliorer le signal et augmenter la cohérence, " écrivent-ils. Cette stratégie est utilisée, par exemple, en IRM, dans lequel le corps humain est soumis à de grands champs magnétiques générés par des bobines supraconductrices. Cependant, ils notent, il y a des problèmes lors de l'interfaçage de ces échantillons avec des capteurs quantiques, "parce que nos échantillons peuvent osciller beaucoup plus vite que notre capteur ne peut suivre."

Dans l'ouvrage publié dans Lettres d'examen physique , les auteurs ont développé un protocole pour permettre à un capteur quantique de mesurer les spins nucléaires et électroniques dans des échantillons arbitraires, même lorsqu'ils se produisent dans de grands champs magnétiques. Ces méthodes utilisent un rayonnement micro-ondes de faible puissance pour combler la différence d'énergie entre leur capteur et l'échantillon.

"Le protocole est robuste et nécessite moins d'énergie que les techniques précédentes. Cela étend non seulement le régime de fonctionnement du capteur à des champs magnétiques plus forts, mais évite également l'échauffement des échantillons biologiques qui se produirait lors de l'utilisation de protocoles conventionnels et de puissances micro-ondes. En conséquence, ce travail ouvre une nouvelle voie de recherche et ouvre la voie à l'utilisation sûre de la RMN nanométrique dans l'étude d'échantillons biologiques et de grandes biomolécules, " écrivent les auteurs.