Вуглецеві нанотрубки можуть вивести на новий рівень область медичної магнітно-резонансної томографії
Вуглецеві нанотрубки є одним з найбільш міцних і твердих матеріалів, відомих людям на сьогоднішній день. Їх механічні властивості перевищують механічні властивості високоякісної сталі, а унікальні електричні і теплові властивості вуглецевих нанотрубок роблять їх досить універсальним матеріалом. Наявність внутрішньої порожнини і товщина стінки всього в один атом забезпечують вуглецевим нанотрубок можливість використання в самих різноманітних областях, як конструкційного матеріалу, в куленепробивних жилетах та інших засобах захисту, в пристроях акумулювання енергії і електронних компонентах. А нещодавно проведені нові дослідження властивостей вуглецевих нанотрубок вказують на те, що вони можуть стати тим, що здійснить революцію в області медичної магнітно-резонансної томографії, підвищивши роздільну здатність пристроїв-томографів до рівня окремих атомів і молекул.
Дослідження, які були названі трохи вище, були проведені групою вчених з Наукового інституту фотоніки (Institute of Photonic Science, ICFO), каталонського Інституту нанотехнологій (Catalan Institute of Nanotechnology, ICN2) і Мічиганського університету. Томографічні магнітні датчики на основі вуглецевих нанотрубок, створені зусиллями вчених, мали в 50 разів більш високу чутливість при вимірі слабких сил, ніж найкращі датчики, що використовуються сьогодні у медичній томографії. Вуглецеві нанотрубки, встановлені всередині датчиків, відіграють роль резонаторів, вібруючих з амплітудою, яка прямо пропорційна прикладається до нанотрубке силі, електростатичної або магнітної природи. А використання сверхмалошумящих електронних вимірювальних ланцюгів дозволило вченим виміряти амплітуду вібрації нанотрубок з неймовірно високою точністю і обчислити значення прикладається сили.
"У нашому випадку вуглецеві нанотрубки є чимось на зразок гітарних струн, які вібрують у відповідь на прикладаються до них сили. Однак, у нашому випадку прикладаються до нанотрубок сили, які викликають вібрацію, вкрай слабкі, вони відповідають силам гравітаційного тяжіння між тілами двох людей, що знаходяться на відстані 4500 кілометрів один від одного", - пояснюють учені, - "За останнє десятиліття вченим вдалося домогтися вельми скромних удосконалень технологій вимірювань слабких сил. У світлі цього наше нове відкриття є дуже важливою подією в цій області і розроблені нами технології дозволять отримати дозвіл майбутніх магнітно-резонансних томографів до рівня окремих атомів і молекул".
Методи звичайної магнітно-резонансної томографії дозволяють реєструвати обертання збуджених зовнішнім магнітним полем ядер атомів, з яких складається наше тіло. На основі картини сил, що виникають при сукупному обертанні груп атомів можна проконтролювати і діагностувати факти виникнення деяких видів захворювань. Однак, така технологія дає роздільну здатність в кілька міліметрів, що обумовлено тим, що малі об'єкти в тілі мають занадто мало атомів, які не можуть провести сили, достатньої для реєстрації величини.
"Висока чутливість датчика на основі вуглецевих нанотрубок дозволить виміряти силу, що виробляється обертанням одного єдиного атома. Ми думаємо, що у майбутньому така технологія може знайти застосування не тільки в медичній магнітно-резонансної томографії, але і при виготовленні високоточних вимірювальних інструментів для досліджень у галузі квантової механіки, фундаментальної фізики та інших областей".