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顕微鏡が小さな構造を拡大することで医学研究が飛躍的に進歩する | االيةةة 理科

オーストラリアの研究者は、量子技術の重要なステップとして説明されている、以前は見えなかった小さな生物学的構造を画像化できる顕微鏡を開発しました。

量子技術が現在の光学顕微鏡よりも改善されたのはこれが初めてであると考えられており、将来的には医療画像やナビゲーション システムの改善につながる可能性があります。

量子技術は、量子物理学の原理に基づいており、原子や素粒子などの微細なシステムの振る舞いを記述するために使用されます。

量子顕微鏡は、現在の最新のイメージング技術よりも、細胞内の原子間の結合のレベルで 35% 高い透明度で動作します。

まだ初期の概念実証段階ではありますが、最終的には、MRI スキャンの改善、神経変性の研究、抗生物質の効果など、幅広い応用が期待されています。

クイーンズランド大学の主任研究者である Warwick Bowen 教授は、量子顕微鏡法は従来の技術よりも優れていると述べています。

「私たちは、古典物理学の限界を超えて、通常の顕微鏡では見えないものを見ることができることを示しました」と彼は言いました。

小さな構造の画像化に共通する問題は、研究者が見ようとしている対象物から発せられる信号と、画像の背景におけるランダムな光の変動との比率です。

科学者たちは、2014 年にノーベル化学賞を受賞した技術を含め、太陽よりも数十億倍明るいレーザーを使用して、顕微鏡の光源の強度を高めることでこの問題を克服してきました。

これは、研究中の生物学的サンプルに問題を引き起こす可能性があると、研究には関与していないRMITのブラント・ギブソン教授は述べた.

「彼らは殺され、行動を変えました」とボーウェン氏は語った。 「生物系で何が起こっているのかを説明するのが非常に難しくなる、あらゆる種類のことが起こります。」

より鮮明な画像を得るために、新しい顕微鏡は量子技術を使用して画像内のランダムな光の変動を減らします。 これは、光の光子が結びつく現象である量子もつれに作用します。これは、アインシュタインが「離れた場所での恐ろしい相互作用」と表現した効果です。

顕微鏡は細胞内の分子振動を調べます。 「基本的には、細胞の特定の領域にどのような化学結合があるかを示しています」と Bowen 氏は述べています。 「これは、がん細胞と健康な細胞を区別できることが示されています。」

「この提案された技術が、強くない光レベルを使用してより多くの情報を抽出できる場合、それは非常に深遠な結果だと思います」とギブソン氏は語った.

研究には関与しなかったシドニーの工科大学の Daeung Jin 教授は、新しいイメージング技術が広く採用されるには時間がかかると述べました。

ジンは、例として 2014 年のノーベル賞を受賞した研究を挙げています。最初は 1990 年代初頭に開発されましたが、10 年以上にわたって世界中の研究所で承認されてきました。

「大規模な量子顕微鏡が10年以内に開発され、改善されることを願っています」とジン氏は語った。

研究者たちは、新しい顕微鏡の性能を改善して、現在の技術よりも約 10 倍鮮明な画像を提供することを望んでいます。

世界中の多くの政府が多額の投資を行っています。 量子テクノロジー. は オーストラリア陸軍研究センター それは、「センシング、イメージング、通信、およびコンピューティングにおいて前例のない能力」を持っていると識別されました。 この顕微鏡のような高度なセンサーの開発も、 英国の量子技術ロードマップにおける主要なマイルストーン.

2019年に、 Googleが「量子超越性」を達成したと発表 それは、世界最高の従来のスーパーコンピューターを凌駕できる量子コンピューターを構築しました。

量子顕微鏡の研究は、一部は米国空軍から資金提供を受け、権威ある雑誌に掲載されました。 自然.

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