Investigadores de Rice University y del Oak Ridge National Laboratory presentaron un nuevo marco, llamado marco de modos propios de RMN, que resuelve las ecuaciones físicas completas de la relajación por resonancia magnética nuclear en líquidos. El estudio aparece en The Journal of Chemical Physics y parte de su base fue simulaciones detalladas de dinámica molecular.
El equipo empleó la ecuación de Fokker-Planck para seguir cómo cambian con el tiempo las probabilidades de posiciones y velocidades moleculares. Resolver esa ecuación permite captar una amplia gama de movimientos moleculares y evaluar cómo cada tipo de movimiento contribuye a la relajación. La idea de los modos propios identifica las respuestas naturales del agua a los agentes de contraste basados en gadolinio y ofrece una descripción más detallada que los modelos simplificados anteriores.
El marco reproduce con alta precisión las mediciones experimentales a las frecuencias usadas en resonancias magnéticas clínicas y muestra que muchos modelos simplificados son casos particulares de una teoría más general. Los autores liberaron su código como código abierto para fomentar un uso más amplio y su desarrollo posterior. Entre las áreas que podrían beneficiarse se incluyen:
- diseño de baterías,
- flujo de fluidos subterráneos y rocas porosas,
- células biológicas y ciencia de materiales.
El estudio contó con el apoyo del Ken Kennedy Institute, del Rice Creative Ventures Fund, de la Robert A. Welch Foundation y del Oak Ridge Leadership Computing Facility en Oak Ridge National Laboratory.
Palabras difíciles
- modos propios — respuestas naturales de un sistema físico frente a estímulos
- relajación — proceso por el que una señal vuelve al equilibrio
- resonancia magnética nuclear — técnica que usa campos magnéticos para estudiar núcleos
- dinámica molecular — estudio del movimiento y las interacciones de moléculas
- agente de contraste — sustancia que mejora la visibilidad en imágenes médicasagentes de contraste
- código abierto — software cuyo código puede usar y modificar cualquiera
- simulación — experimento por ordenador que imita un proceso realsimulaciones
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Preguntas de discusión
- ¿De qué maneras concretas podría ayudar este marco al diseño de baterías? Da ejemplos basados en la simulación molecular.
- ¿Qué ventajas y riesgos ves en que los autores publiquen su código como código abierto?
- ¿Cómo crees que integrar esta teoría más general podría cambiar el trabajo en áreas como ciencia de materiales o biología celular?
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