En ce qui concerne les principes fondamentaux de la fabrication de meilleurs matériaux - du verre plus résistant mais plus fin pour les téléviseurs ou les écrans de téléphone, par exemple, cela se résume presque toujours aux éléments constitutifs de la science. Comprendre la structure autour d'un atome, la pièce la plus basique de n'importe quel matériau, et vous pourrez peut-être changer ce matériel pour le mieux.

Mais étudier les atomes peut être difficile, surtout pour certains éléments. Un isotope particulier de l'oxygène, par exemple, est notoirement difficile à évaluer pour les scientifiques, parce que le meilleur outil pour le travail, ce qu'on appelle la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, ne maintient pas les isotopes en mouvement assez longtemps pour bien l'étudier.

"Nous voulions regarder l'oxygène, mais obtenir des détails sur les structures de l'oxygène a été difficile au fil des ans car nous n'avons pas pu observer le comportement collectif de ces isotopes de l'oxygène assez longtemps, " dit Philippe Grandinetti, professeur au département de chimie et de biochimie de l'Ohio State University.

Pensez-y comme une vague de stade - si une seule personne fait la vague, et ne le fait que quelques secondes, la vague ne sera pas particulièrement visible. Mais si tout le monde dans un stade fait la vague, et le maintient pendant quelques minutes ou plus, il serait peut-être possible d'apprendre des choses sur la vague, parce que vous pouvez le voir se produire et mesurer des éléments spécifiques à ce sujet :sa vitesse, par exemple, ou le pourcentage de personnes portant de l'écarlate ou du gris tout en le faisant.

Une équipe de chercheurs de l'Ohio State a découvert comment maintenir "l'onde" d'un isotope particulier de l'oxygène - parmi les éléments les plus abondants sur la planète et un élément crucial pour des matériaux comme le verre et la céramique - pendant la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire. assez longtemps pour apprendre certaines choses sur sa structure et sa fonction.

"Et comprendre la structure autour de l'oxygène vous permet de créer de meilleurs matériaux à partir de celui-ci - un meilleur verre, meilleure céramique, " dit Grandinetti, qui est également auteur principal d'une étude sur la découverte publiée lundi, 28 octobre dans la revue Examen physique B .

Pour comprendre la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, envisager un haut de jouet. Déposez le haut d'un coup de poignet, et la toupie tourne presque perpendiculairement à la surface sur laquelle elle tourne. Mais pousse-le avec ton doigt, et l'angle autour duquel tourne la toupie commence à changer. Ce changement d'angle est ce que les scientifiques appellent "précession" - et la même chose arrive aux atomes évalués à l'aide de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire.

Pour étudier cet isotope particulier de l'oxygène, oxygène 17, à l'aide d'un appareil de spectroscopie à résonance magnétique nucléaire, les scientifiques "frappent" les atomes avec des ondes radio, changer l'angle de précession des isotopes.

Ce qu'ils ont trouvé, c'est que l'angle compte, surtout pour un isotope de l'oxygène 17 :juste aux bons angles, la "vague" des isotopes dure beaucoup plus longtemps que d'habitude. D'habitude, cette "vague" ne dure que quelques millisecondes, presque rien du tout. Mais Grandinetti et son équipe ont découvert comment prolonger la "vague" - ce qu'ils appellent la durée de vie de cohérence de résonance magnétique nucléaire - de l'oxygène 17 jusqu'à cinq minutes. Cela crée une fenêtre beaucoup plus grande pendant laquelle les scientifiques peuvent étudier l'isotope. Cette extension de durée de vie conduit à une réduction d'un million de fois du temps nécessaire pour effectuer une mesure RMN O-17.

"C'est le genre de science fondamentale qui aide les scientifiques à concevoir de meilleurs matériaux, " a déclaré Grandinetti. " Plus les scientifiques peuvent étudier cet isotope, plus ils peuvent en apprendre davantage. Et ensuite, le monde est votre huître - vous pouvez commencer à apprendre à utiliser cet élément pour rendre les matériaux plus solides, ou plus léger, ou tout ce dont vous avez besoin."