Hạt bụi kim cương giúp giảm giá thành chụp cộng hưởng từ

Theo tạp chí Science Advances, những thanh nam châm siêu dẫn cồng kềnh và đắt tiền là nhược điểm của các máy chụp cộng hưởng từ (MRI) và cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) cho phép xác định cấu trúc phân tử khác nhau và các vị trí của các nguyên tử trong đó.

Các máy MRI thường được sử dụng để xác định các khối u ung thư và hỗ trợ trong việc phát triển các phác đồ điều trị, trong khi các máy NMR được sử dụng để kiểm tra cấu trúc nguyên tử và hóa học của các hợp chất thuốc và các phân tử khác. Những loại máy này với phiên bản tiên tiến nhất thì có thể cực kỳ tốn kém và một số bệnh viện cũng như viện nghiên cứu cũng không thể có được.

Với thành tựu của các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley và Đại học California tại Berkeley (Mỹ), những hạt bụi kim cương siêu nhỏ có thể làm cho công nghệ chụp cộng hưởng từ và cộng hưởng từ hạt nhân rẻ hơn rất nhiều.

Các nhà khoa học đã thành công trong việc tạo ra trạng thái siêu phân cực (hyperpolarization) trong các hạt nano kim cương nhờ nhữngkhuyết tật nhỏ trong mạng tinh thể kim cương xảy ra khi thay thế một nguyên tử cac bon bằng một nguyên tử ni tơ ở một số vị trí. Nếu truyền ánh sáng laser màu xanh lá cây và vi sóng qua một cụm bụi kim cương, đồng thời tác động bằng một từ trường yếu thì có thể được tăng tốc độ phân cực lên hàng trăm lần.

Điều này cải thiện đáng kể chất lượng của hình ảnh đầu ra. Kích thước thích hợp của các hạt bụi kim cương là 1-5 micron. Các hạt nano kim cương này thường vẫn là chất thải khi đánh bóng những viên kim cương lớn hơn cho các mục đích khác.

Điều thú vị là các nhà nghiên cứu trong một thời gian dài không thể hiểu cách thức định hướng các hạt nano kim cương với nhau. Giải pháp xuất hiện một cách bất ngờ: hóa ra là sự sắp xếp hỗn loạn của chúng là hoàn toàn phù hợp cho mục đích chụp cộng hưởng từ và cộng hưởng từ hạt nhân.

Như vậy, kim cương là chìa khóa cho một kỹ thuật mới có thể cung cấp một giải pháp thay thế với chi phí rất thấp cho các thiết bị chẩn đoán và khám phá trong phát triển thuốc vốn trị giá hàng triệu đô la.

Vũ Trung Hương