Wissenschaftler am Weizmann Institut haben eine innovative Bildgebungstechnik entwickelt, die die Möglichkeiten der herkömmlichen Magnetresonanztomographie (MRT) verbessern und das Verständnis komplexer biologischer Prozesse erweitern könnte.
Unter der Leitung von Dr. Amit Finkler aus der Abteilung für Chemische und Biologische Physik hat das Team eine Methode vorgestellt, die in der Lage ist, einzelne Elektronen abzubilden, was einen bedeutenden Fortschritt auf diesem Gebiet darstellt. Diese Technik, die sich noch in der Anfangsphase befindet, könnte schließlich auf verschiedene Molekültypen angewendet werden und möglicherweise die Entwicklung von Arzneimitteln und die Charakterisierung quantenmechanischer Materialien revolutionieren.
Aktuelle MRT-Technologien sind zwar effektiv bei der Diagnose zahlreicher Krankheiten, stehen jedoch vor Herausforderungen, insbesondere in Bezug auf die Effizienz. Die traditionelle MRT erfordert Proben, die Hunderte von Milliarden Wasser-Molekülen enthalten, was kritische Details verschleiern kann, wenn sie über so große Mengen gemittelt werden. Dr. Finkler betont, dass das Erlangen detaillierter Informationen oft eine genauere Betrachtung erfordert, ähnlich wie das Heranzoomen an einem bestimmten Merkmal in einem überfüllten Foto.
Die neue Methode, die von Finkler und seinen Mitarbeitern vorgeschlagen wird, nutzt ein rotierendes Magnetfeld in der Nähe eines Stickstoff-Fehlers in einem speziellen synthetischen Diamanten, der als quantenmechanischer Sensor fungiert. Dieser atomgroße Sensor ist sehr empfindlich gegenüber Veränderungen in der Nähe und kann zwischen der Anwesenheit eines einzelnen oder mehrerer Elektronen unterscheiden, was eine präzise Lokalisierung einzelner Elektronen ermöglicht.
Dr. Finkler erklärt: „Diese neue Methode könnte eine ergänzende Perspektive zu bestehenden Techniken bieten, um die molekulare Dreifaltigkeit von Struktur, Funktion und Dynamik besser zu verstehen.“ Die Forschung stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung präziser nanometrischer Bildgebung dar, wobei das Team erfolgreich die dreidimensionale Position eines Elektrons mit einer Genauigkeit von 0,09 Nanometern bestimmen konnte.
Dr. Finklers akademische Laufbahn begann am Weizmann Institut, wo er seinen Master- und Doktortitel erwarb. Anschließend führte er postdoktorale Forschungen an der Universität Stuttgart durch, bevor er sein eigenes Labor am Weizmann Institut gründete.