इज़रायल और जर्मनी के वैज्ञानिकों ने बनाई अभूतपूर्व MRI मशीन, आणविक स्तर पर करेगी इमेजिंग
यरुशलम, 3 जून, 2025 (TPS-IL) — एक अभूतपूर्व विकास में, इज़राइली और जर्मन वैज्ञानिकों ने एक ऐसी एमआरआई (MRI) मशीन बनाई है जो एक अरबवें हिस्से के बराबर छोटी संरचनाओं को भी स्पष्ट रूप से देख सकती है। यह तकनीक इतनी सूक्ष्म है कि यह एक अणु के भीतर व्यक्तिगत परमाणुओं की इमेजिंग करने में सक्षम है। यह सफलता पहली बार है जब मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (MRI) ने सामान्य कमरे के तापमान की परिस्थितियों में नैनोमीटर-स्तर का रिज़ॉल्यूशन हासिल किया है।
पारंपरिक अस्पताल एमआरआई मशीनें लगभग 0.1 मिलीमीटर के रिज़ॉल्यूशन पर काम करती हैं, जो मानव शरीर को स्लाइस में इमेज करने के लिए पर्याप्त है, लेकिन आणविक संरचनाओं को देखने के लिए यह बहुत ही मोटा है। नैनोस्केल तक एमआरआई को छोटा करने के पिछले प्रयासों में अत्यधिक परिस्थितियों, जैसे क्रायोजेनिक तापमान, पर निर्भर रहना पड़ा था, या उनमें व्यक्तिगत परमाणुओं को अलग करने के लिए आवश्यक संवेदनशीलता और रिज़ॉल्यूशन की कमी थी।
वाइज़मैन इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस में डॉ. अमित फिंकलर की प्रयोगशाला में डॉक्टरेट छात्र लिलिया शेन लुबोमिरस्की के नेतृत्व में यह सफलता, सहकर्मी-समीक्षित कम्युनिकेशंस फिजिक्स जर्नल में प्रकाशित हुई थी।
फिंकलर ने कहा, “यह उपकरण हमें एकल अणुओं की संरचना को हल करने की शक्ति देता है, जो पहले संभव नहीं था। यह सिर्फ एक सुधार नहीं है – यह एमआरआई क्या कर सकता है, इसकी एक नई परिभाषा है।”
इस शोध में जर्मनी के स्टटगार्ट विश्वविद्यालय के डॉ. रेनर स्टोहर और डॉ. आंद्रेई डेनिसेंको, और तेल अवीव विश्वविद्यालय के डॉ. यार्डेन माज़ोर भी शामिल थे।
बाधाओं को दूर करने के लिए, वैज्ञानिकों ने कई नवाचारों को जोड़ा। सबसे पहले, उन्होंने एक नए प्रकार का चुंबकीय क्षेत्र जनरेटर विकसित किया। क्वार्ट्ज टिप के ऊपर हेरिंगबोन पैटर्न में आकार दिए गए सोने के कंडक्टर का उपयोग करके, यह उपकरण एक विद्युत प्रवाह लागू होने पर एक असाधारण रूप से तीव्र चुंबकीय ढाल (gradient) उत्पन्न करता है। यह ढाल – प्रति मीटर 1,000 टेस्ला, जबकि मानक एमआरआई मशीनों में केवल 0.1 टेस्ला प्रति मीटर होती है – 10,000 गुना मजबूत है, जिससे उपकरण अरबों मीटर की दूरी पर स्थित परमाणुओं के बीच अंतर कर सकता है।
फिंकलर ने समझाया, “मुख्य बात चुंबकीय क्षेत्र की पूर्ण शक्ति को बढ़ाना नहीं था, बल्कि यह कितनी तेजी से दूरी के साथ बदलता है, इसे बढ़ाना था। वह ढाल हमें प्रत्येक परमाणु को एक अद्वितीय अनुनाद आवृत्ति (resonant frequency) निर्दिष्ट करने की अनुमति देता है, भले ही वे एक-दूसरे के बहुत करीब हों।”
टीम ने सिंथेटिक हीरे में नाइट्रोजन-वैकेंसी (NV) केंद्रों के उपयोग में भी महत्वपूर्ण प्रगति की, जो अल्ट्रा-संवेदनशील क्वांटम सेंसर के रूप में कार्य करते हैं। पहले, एनवी (NV) केंद्र आस-पास के परमाणुओं की उपस्थिति का पता लगा सकते थे लेकिन उनके बीच अंतर नहीं कर सकते थे – वे केवल संकेत का औसत निकालते थे। नया चुंबकीय ढाल इसे बदल देता है, प्रभावी रूप से प्रत्येक परमाणु को एक अद्वितीय ‘हस्ताक्षर’ देता है जिसे एनवी (NV) केंद्र पढ़ सकता है।
लुबोमिरस्की ने कहा, “पहले, हम एक अणु में विभिन्न हाइड्रोजन परमाणुओं से संकेतों को अलग नहीं कर सकते थे। अब, प्रत्येक हाइड्रोजन परमाणु अपनी स्थिति के आधार पर एक अलग आवृत्ति पर दिखाई देता है, जिससे हमें अणु की उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली छवि का पुनर्निर्माण करने की अनुमति मिलती है।”
सिस्टम का एक और नया पहलू यह है कि चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित और स्विच करने योग्य है। चूंकि क्षेत्र एक निश्चित चुंबक के बजाय एक विद्युत प्रवाह द्वारा बनाया जाता है, इसे केवल 0.6 माइक्रोसेकंड में चालू और बंद किया जा सकता है। यह ऑन-डिमांड नियंत्रण स्कैनिंग के दौरान हस्तक्षेप को कम करता है और अधिक सटीक माप करना संभव बनाता है।
महत्वपूर्ण रूप से, यह प्रणाली कमरे के तापमान पर काम करती है, कई प्रतिस्पर्धी विधियों के विपरीत जिन्हें ठंड के तापमान की आवश्यकता होती है। फिंकलर ने कहा, “हमारे प्रस्तावित विधि का उपयोग करने वाला एक नैनोएमआरआई (nanoMRI) उपकरण उन सामग्रियों की जांच करने में सक्षम होगा जिन परिस्थितियों में वे वास्तविक दुनिया में उपयोग की जाती हैं। यह मौलिक विज्ञान और औद्योगिक अनुप्रयोगों दोनों के लिए एक बहुत बड़ा कदम है।”
विशेष रूप से दवा और सामग्री उद्योगों के लिए इसके निहितार्थ आशाजनक हैं। आज, चुंबकीय अनुनाद तकनीकों का उपयोग दवाओं की शुद्धता और संरचना को सत्यापित करने के लिए पहले से ही किया जाता है, लेकिन केवल थोक नमूनों में। नया नैनोएमआरआई (nanoMRI) शोधकर्ताओं को एकल अणुओं का परीक्षण करने की अनुमति दे सकता है, जिससे नमूना आवश्यकताओं में काफी कमी आएगी और विकास की समय-सीमा तेज होगी।
फार्मास्युटिकल उद्योग में, व्यक्तिगत अणुओं को स्कैन करने से शोधकर्ताओं को दवा के सक्रिय अवयवों की सटीक संरचना, व्यवस्था और शुद्धता को सत्यापित करने की अनुमति मिलती है।
सुपरकंडक्टर्स, उत्प्रेरक, या नैनोमैटेरियल्स जैसी उन्नत सामग्रियों के लिए, यह समझना महत्वपूर्ण है कि व्यक्तिगत परमाणु कैसे व्यवस्थित होते हैं। यह उपकरण अभूतपूर्व विस्तार के स्तर पर परमाणु स्तर पर संरचनात्मक सत्यापन को सक्षम बनाता है।
इसके अलावा, एकल अणुओं का पता लगाने और उन्हें अलग करने की क्षमता इस तकनीक को फोरेंसिक या सुरक्षा अनुप्रयोगों में विस्फोटक, दवाओं या विषाक्त पदार्थों जैसे ट्रेस यौगिकों का पता लगाने के लिए आशाजनक बनाती है।
फिंकलर ने कहा, “यह आणविक इमेजिंग में एक नए अध्याय की शुरुआत है। अब हमारे पास परमाणु पैमाने पर पदार्थ को मैप करने का एक तरीका है – जल्दी, साफ-सुथरा और कमरे के तापमान पर।
