Исследователи из Rice University и Oak Ridge National Laboratory разработали рамку собственных мод ЯМР, которая решает полные физические уравнения, управляющие релаксацией ядерного магнитного резонанса в жидкостях. Статья опубликована в The Journal of Chemical Physics. Команда использовала уравнение Фоккера–Планка, чтобы проследить, как меняются во времени вероятности положений и скоростей молекул, и тем самым захватила широкий спектр молекулярных движений и их вклад в релаксацию.
Идея собственных мод даёт представление о естественных способах, которыми молекулы воды реагируют на контрастные вещества, многие из которых основаны на ионе гадолиния. Рамка показывает более детальную картину, чем ранние упрощённые модели, и демонстрирует, что многие широко используемые приближения являются частными случаями более общей теории. Новая модель с высокой точностью воспроизводит экспериментальные измерения на клинических частотах МРТ.
Работа выросла из подробных молекулярно-динамических симуляций и помогает интерпретировать как симуляции, так и экспериментальные данные. Возможные последствия выходят за пределы медицинской визуализации: рамка может помочь понять поведение жидкостей в ограниченных пространствах и повлиять на работу в области проектирования батарей, подземного потока жидкостей и пористых горных пород, а также исследования биологических клеток и материаловедения.
Исследовательская группа выпустила исходный код как открытый для широкого использования и дальнейшей разработки. Исследование поддержали Ken Kennedy Institute, Rice Creative Ventures Fund, Robert A. Welch Foundation и Oak Ridge Leadership Computing Facility при Oak Ridge National Laboratory.
Сложные слова
- релаксация — процесс возвращения магнитных ядер к равновесиюрелаксацией, релаксацию
- собственная мода — естественный способ колебания в физической системесобственных мод
- молекулярно-динамический — метод моделирования движения атомов и молекулмолекулярно-динамических
- пористый — имеющий много маленьких пустот внутри материалапористых
- исходный код — программа, доступная для использования и изменения
- рамка — модель или концепция для объяснения явлениярамку
- воспроизводить — точно повторять результаты измерений или опытоввоспроизводит
- интерпретировать — объяснять смысл данных или результатов
Подсказка: наведите, сфокусируйтесь или нажмите на выделенные слова, чтобы увидеть краткие определения прямо во время чтения или прослушивания.
Вопросы для обсуждения
- Как вы думаете, какие преимущества даёт открытый исходный код для дальнейшего развития этой рамки? Приведите один или два аргумента.
- Какие последствия применение этой рамки может иметь для медицины и для других областей, например, проектирования батарей или геологии? Объясните свою точку зрения.
Похожие статьи
Замедлить репосты, чтобы уменьшить дезинформацию
Исследователи из Университета Копенгагена предлагают сделать репосты чуть сложнее: добавить небольшую паузу и элемент обучения. Модель показывает, что пауза снижает репосты, а пауза вместе с обучением повышает качество распространяемых постов.
У билингвов грамматика работает в одной нейронной системе
Исследование Нью-Йоркского университета показывает: у носителей английского и испанского грамматические вычисления выполняет одна нейронная система. Это проявляется и при обработке знакомых слов, и при работе с выдуманными псевдословами.
Движение защищает мышцы через путь FOXO–DEAF1–mTORC1
Исследование на мышах показывает: с возрастом комплекс mTORC1 становится хронически гиперактивным, а регулятор DEAF1 усиливает этот эффект. Упражнения активируют FOXO, снижают DEAF1 и возвращают mTORC1 ближе к норме, что защищает мышцы.