Pensilvanya Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Yüksekokulu’ndan (Penn Engineering) araştırmacılar, bireysel atomlardan gelen sinyalleri tespit edebilen bir yöntem geliştirerek moleküler spektroskopi alanında bir atılım gerçekleştirdiler.
1950’lerden beri bilim insanları, insan vücudunun MRI taramalarından havalimanlarındaki patlayıcıların tespitine kadar çeşitli uygulamalarla, bilinmeyen malzemelerin moleküler parmak izlerini tespit etmek için radyo dalgalarını kullanıyor. Ancak geleneksel yöntemler trilyonlarca atomdan gelen ortalama sinyallere dayanıyordu ve bu da bireysel moleküller arasındaki küçük farkları tespit etmeyi imkansız hale getiriyordu.
Yeni yöntem, kuantum sensörleri kullanan nükleer dört kutuplu rezonans spektroskopisinin bir çeşididir.
Penn’in Kuantum Mühendisliği Laboratuvarı direktörü ve çalışmanın baş yazarı, elektrik ve sistem mühendisliği yardımcı doçenti Lee Bassett, “Bu teknoloji, bireysel çekirdekleri izole etmemize ve aynı olduğu düşünülen moleküller arasındaki küçük farklılıkları belirlememize olanak tanıyor” diye açıklıyor.
Keşif, rutin deneyler sırasında tesadüfen meydana geldi. Yakın zamanda fizik doktorası mezunu ve çalışmanın ortak yazarı olan Alex Breitweiser, elmaslardaki nitrojen boşluk merkezleriyle çalışırken verilerde olağandışı desenler fark etti. Şu anda IBM’de çalışan Breitweiser, “Sadece bir anormallik görmediğimizi, aynı zamanda bu teknolojinin mümkün kıldığı yeni bir fizik moduna girdiğimizi de fark ettik” diyor.
Araştırma, Hollanda’daki Delft Teknoloji Üniversitesi’nden bilim insanlarının işbirliğiyle geliştirildi. Deneysel fizik, kuantum ölçümleri ve teorik modelleme konusundaki uzmanlığı birleştiren ekip, bireysel atomlardan gelen sinyalleri benzeri görülmemiş bir hassasiyetle tespit edebilen bir yöntem yarattı.
Beklenmeyen deneysel sonucun teorik temelini belirlemek büyük çaba gerektirdi. Araştırmacılardan biri “Bu, bir hastaya semptomlara dayanarak teşhis koymaya benziyor” diye açıklıyor. — Veriler olağandışı bir şeye işaret ediyor, ancak çoğu zaman birkaç olası açıklama var. Doğru ‘teşhise’ varmak uzun zaman aldı.”
Araştırmacılar, yöntemlerinin mevcut bilimsel sorunları çözme konusundaki muazzam potansiyelini görüyorlar. Yeni yöntem, önceden gizli olan olayları karakterize ederek, moleküler mekanizmaların daha iyi anlaşılmasına yardımcı olabilir; bu, özellikle atomik düzeyde moleküler etkileşimlerin anlaşılmasının önemli olduğu ilaç geliştirme gibi alanlar için önemlidir.
