المساحة الإخبارية

بحجم البذرة: أصغر شريحة NMR على الإطلاق

صنع المُهندسون في جامعة هارفرد شريحة خاصة بجهاز المرنان المغناطيسي النووي (Nuclear Magnetic Resonance (NMR للتحليل الطيفي Spectroscopy صغيرة جداً لدرجة تصعب عليك رؤيتها. تم وضع الشريحة على قطعةٍ سليكونية مربعة بأبعاد 2*2 ميللي متر وتُعتبر أصغر نظام NMR تم صنعه إلى الآن. قد يؤدي هذا النوع من الشرائح إلى أجهزة مرنان بأسعارٍ مُناسبة وحجم فائق الصغر للكشف عن البكتيريا والبروتينات السرطانية في مكاتب الأطباء أو للتحكم في الجودة في خطوط إنتاج الأدوية والمواد الكيميائية.

يَكشف التحليل الطيفي للمرنان النووي المغناطيسي NMR Spectroscopy عن التركيب الكيميائي للجزيئات العُضوية وأداة شائعة لدراسة البروتينات واكتشاف الأدوية البديلة Drug Candidates، ولمراقبة الجودة في الصناعات البترولية والبتروكيماوية. تتضمن هذه العملية اصطفاف “اللف المغزلي النووي للذرات Nuclear spin of atoms” ضمن مجالٍ مغناطيسي ثابت ومن ثم يتم تطبيق اهتزازاتٍ عليها بإشاراتٍ ذات تردد راديوي. يتحرك اللف الذري إلى الأمام و الخلف فيُنتج ترددات راديوية، وذلك عند تردد رنين Resonance Frequency مُعين يعتمد تحديده على نواة الذرة.

يتطلب عادةً جهاز المرنان النووي NMR وجود مغانط ضخمة ومكلفة وذات ناقلية فائقة لتحليل التّركيب المُعقد للجزيئات كالبروتينات أو لتشكيل أجهزة التصوير بالمرنان المغناطيسي MRI عالية الدقة. لكن قد تكفي المَغانط الأصغر والأقل قُوة لتحليل الجُزيئات الصغيرة.

تمّ تقليص حجم المغانط الدائمة عالية الجودة مما يسمح للباحثين بدمجها مع الالكترونيات الطيفية لإنتاج مرنان مغناطيسي نووي  NMR حساس وعالي الدقة. على سبيل المثال، عمل فريقٌ آخر من جامعة هارفرد على جهاز NMR بحجم الكف للكشف عن مرض السل، وجهاز آخر يتصل إلى الهواتف الذكية، للكشف عن علامات تنبأ بوجود الأورام.

اليوم وفي جامعة هارفرد، قلص Donhee Ham- بروفيسور في الفيزياء التطبيقية وهندسة الكهرباء – مع فريق عمله حجم الالكترونيات بشكلٍ كبير حتى أصبحت شريحة بحجم البذور الصغيرة يسع عليها العديد من العناصر الالكترونية، كمُستقبل الترددات الراديوية RF Receiver، وجهاز الإرسال Transmitter. توضع الشريحة على مغناطيس دائم بحجم الكف لتشكيل المرنان المغناطيسي النووي.

NMRchipBLOG-1407254598220

كان الفريق قادراً على القضاء على الأجهزة الإضافية المطلوبة عند استخدام المغانط الدائمة الصغيرة في أجهزة NMR. تأتي مشكلة المغانط الصغيرة في أن المجال المغناطيسي يتغير مع التغيرات الصغيرة في درجات الحرارة. يتطلب حلّ هذه المشكلة أجهزة تنظيم حراري فيزيائي. عوضاً عن ذلك، استخدم الباحثون حسابات تحليل الإشارات لتقدير هذا التغير وتعويض نتائجه، وذلك حسب Ham.

 المصدر: IEEE Spectrum

Michel Aractingi

طالب هندسة كهرباء في جامعة البلمند

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى