📄 معروضة نسخة «بسيط» — «مبسّط» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

طيف المادة هو بصمتها. عادةً، للحصول عليه، توضع العينة في مجال مغناطيسي قوي، كما في جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي. لكن هناك طريقة للاستغناء عن المغناطيس تمامًا: تسجيل الإشارة الصادرة عن نوى الذرات عند مجال صفري. وحتى الآن، عانى هذا الأسلوب من حساسية ضعيفة، وكان من الصعب التنبؤ بأطيافه المعقدة.

أخذ مؤلفو الدراسة الجديدة سوائل عادية — تلك الموجودة على رفوف المختبر — وسجلوا أطيافها عند مجال صفري لأول مرة، مستخدمين الكربون-13 بكميته الطبيعية (1.1% فقط من ذرات الكربون). ولم يتطلب الأمر أي تحضير خاص للعينة أو تضخيمًا مكلفًا للإشارة. أما الجهاز — مقياس مغناطيسية مدمج يعمل بأبخرة الروبيديوم — فقد كان حساسًا بما يكفي لتمييز حتى الجزيئات التي تحتوي على ذرتي كربون-13 نادرتين، والتي تبلغ نسبتها في العينة 0.0121% فقط. وكانت الخطوط في الطيف رفيعة (أقل من 250 ميلي هرتز)، وعمل الجهاز بثبات لأكثر من أسبوع.

بالتوازي، تعلم العلماء التنبؤ بهذه الأطياف باستخدام حسابات كيمياء الكم، مع مراعاة اهتزازات الجزيئات. دقة التنبؤ تصل إلى بضعة هرتز. وكانت مقارنة الحساب بالتجربة مفيدة في حد ذاتها: فقد أظهرت الاختلافات أين يشكل الجزيء روابط هيدروجينية، وكيف يترطب في الماء، أو يشكل أزواجًا أيونية في محلول ملحي مركّز.

يفتح هذا النهج الطريق أمام تحليل رخيص ومرن للمواد: يمكن النظر داخل حاويات معدنية، ولا حاجة لمغناطيس فائق التوصيل ضخم. كما تساعد الحسابات ليس فقط في التعرف على الجزيء، بل أيضًا في فهم من يتفاعل معه في المحلول.