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近日,在美國俄亥俄州立大學進行的一次絕熱實驗中,意外的發現促使研究員進行了有別以往的探索,進而提出一種新方法來解釋原子行為(wei) ,產(chan) 生了比以往任何一次都要清晰的核磁共振圖像。
這一成果的應用性,體(ti) 現在獲取複雜生物分子的更圖像,推進便攜式核磁共振成像儀(yi) 的誕生。更重要的是,這次背離以往經驗做法的行為(wei) 導致了全新科學論調的產(chan) 生。
關(guan) 於(yu) MRI與(yu) 原子特性
核磁共振成像(MRI)利用核磁共振原理,依據所釋放的能量在物質內(nei) 部不同結構環境中的差異性衰減,通過外加梯度磁場檢測所發射出的電磁波,即可得知構成這一物體(ti) 原子核的位置和種類,據此繪製出物體(ti) 內(nei) 部結構圖。
通往核磁共振成像技術的道路,一直伴隨著對原子特性的探索。核磁共振中的“核”指的即是氫原子核,原子核帶正電並有自旋運動,其自旋必將產(chan) 生磁矩,這是核磁共振成像的數學運算基礎,因此,核磁共振成像也被稱為(wei) 自旋成像。
人體(ti) 約70%%都是由水組成,核磁共振成像便可依賴於(yu) 水中的氫原子,以非入侵性方式探測液體(ti) 和固體(ti) 的微觀構造及相互作用,因而這是一項能用於(yu) 人體(ti) 內(nei) 部成像的革命性醫學手段。目前的核磁共振技術已能在不損傷(shang) 細胞的前提下,直接探究溶液和活細胞中相對分子質量較小(20000道爾頓以下)的蛋白質、核酸以及其他分子的結構。
意外的發現
然而,在以往對複雜物體(ti) 成像時,核磁共振圖片還存在著令人不滿意之處———例如對人體(ti) 大腦的成像。當把腦體(ti) 置於(yu) 磁場中時,以適當的電磁波照射,產(chan) 生共振並分析所釋放的電磁波,就可以得到腦體(ti) 內(nei) 部原子核相關(guan) 情況。但當原子之間發生反方向運動時,其zui終成像會(hui) 被抵消,圖片會(hui) 表現為(wei) 在細節上有所缺失。
為(wei) 應付這種情況,經常采取的手法是絕熱實驗,其是用絕熱快速通道來控製原子或分子的布居數和相幹性的原理,對原子自旋進行嚴(yan) 格控製。但美國俄亥俄州大學化學教授菲利普·葛蘭(lan) 帝內(nei) 提與(yu) 其同事在zui近一次絕熱實驗中,卻發現原子並非*按其意願行動。
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