Des chercheurs allemands ont réalisé une percée dans la technologie quantique en visualisant les positions tridimensionnelles des atomes individuels dans un cristal de diamant. Cette réalisation ouvre la voie à la visualisation de molécules uniques avec une précision atomique, ce qui pourrait révolutionner la recherche et la conception de matériaux et de médicaments. Avec un peu d’imagination, on peut parfaitement le comprendre.
Aux confins de la physique quantique, où les particules subatomiques dansent au rythme des probabilités et des mystères, une équipe de scientifiques a réalisé une étonnante percée.
Imaginez une machine capable d’observer directement les atomes, comme si elle regardait à travers un trou de serrure cosmique. Bienvenue dans le monde passionnant de IRM tridimensionnelle.
Au cœur de cette prouesse scientifique se trouve l’Institut de physique de l’Université de Rostock, en collaboration avec l’Université technique de Munich. Votre objectif : visualiser des atomes individuels dans toute leur splendeur tridimensionnelle. Comment ont-ils fait ? Ils l’expliquent dans le magazine d’information quantique npj et nous pouvons le résumer ainsi.
Résonance magnétique quantique
L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique familière à beaucoup d’entre nous, utilisée en médecine pour explorer l’intérieur de notre corps.
Les nouvelles recherches ont permis d’appliquer cette technologie à une échelle beaucoup plus petite. Imaginez un scanner IRM qui voit non seulement vos os et vos organes, mais également les atomes qui composent ces os et organes. C’est ce que ces scientifiques ont réalisé.
L’expérience a été réalisée sur un cristal de diamant. Oui, ce même diamant qui orne les bagues de fiançailles et suscite l’envie lors des mariages. Mais ici, le diamant est devenu un toile quantique.
Les chercheurs ont créé un minuscule électro-aimant à l’aide de fils d’or nanofabriqués. Ces fils généraient des gradients magnétiques tridimensionnels, comme s’ils tissaient une toile invisible autour des atomes.
L’image tridimensionnelle
Et puis est arrivé le moment culminant : l’image tridimensionnelle a émergé. Ce n’est pas une photographie au sens traditionnel du terme. Il s’agit plutôt d’un nuage de points qui représente les positions des atomes individuels.
Imaginez un amas d’étoiles dans le ciel nocturne, mais au lieu d’étoiles, ce sont des atomes de carbone, d’azote et d’oxygène.
Chaque point de cette image est un atome et la résolution est étonnante : environ 10 nanomètres, ce qui correspond à un diamètre de dix à cent atomes. C’est dix fois plus gros qu’un seul atome, mais suffisamment petit pour révéler ses secrets.
On espère que d’autres améliorations pourraient amener cette résolution à moins d’un nanomètre, ce qui ouvrirait la possibilité de créer des images tridimensionnelles de molécules individuelles.
L’avenir quantique
Qu’est-ce-que tout cela veut dire? Tout d’abord, c’est une prouesse technique impressionnante. Mais il a aussi des applications pratiques. Imaginez une « IRM clinique à l’échelle moléculaire ».
Nous pourrions visualiser des molécules individuelles, mieux comprendre les matériaux et concevoir des médicaments avec une précision atomique. La technologie quantique continue de nous surprendre par ses possibilités révolutionnaires.
Alors la prochaine fois que vous regarderez un diamant, n’oubliez pas qu’il ne s’agit pas seulement d’une pierre précieuse brillante, mais aussi d’un portail vers le monde quantique. Et peut-être, juste peut-être, que les atomes vous font un clin d’œil depuis leur cachette tridimensionnelle.
Référence
Tomographie par résonance magnétique tridimensionnelle avec une résolution inférieure à 10 nanomètres. Mohammad T. Amawi et al. npj Quantum Information, volume 10, numéro d’article : 16 (2024). DOI : https://doi.org/10.1038/s41534-024-00809-w