När det gäller grunderna för att göra bättre material-starkare men tunnare glas för tv-apparater eller telefonskärmar, till exempel - det handlar nästan alltid om vetenskapens byggstenar. Förstå strukturen runt en atom, den mest grundläggande delen av något material, och du kanske kan ändra det materialet till det bättre.

Men att studera atomer kan vara svårt, särskilt för vissa element. En särskild isotop av syre, till exempel, är notoriskt svårt för forskare att utvärdera, eftersom det bästa verktyget för jobbet - något som kallas kärnmagnetisk resonansspektroskopi - inte håller isotoperna i rörelse tillräckligt länge för att studera det väl.

"Vi ville titta på syre, men att få detaljer om syrekonstruktioner har varit utmanande genom åren eftersom vi inte kunde observera det kollektiva beteendet hos dessa syreisotoper tillräckligt länge, "sa Philip Grandinetti, en professor vid Ohio State University Department of Chemistry and Biochemistry.

Tänk på det som en stadionvåg - om bara en person gör vågen, och gör det bara några sekunder, vågen kommer inte att märkas särskilt. Men om alla på en stadion vågar, och håller det igång i några minuter eller mer, det kan vara möjligt att lära sig några saker om vågen, eftersom du kan se det hända och mäta specifika element om det:dess hastighet, till exempel, eller andelen människor som bär skarlakan eller grå när de gör det.

Ett team av forskare vid Ohio State har tagit reda på hur man håller "vågan" av en viss syreisotop - bland de mest förekommande elementen på planeten och en avgörande byggsten för material som glas och keramik - igång under kärnmagnetisk resonansspektroskopi tillräckligt länge för att lära sig några saker om dess struktur och funktion.

"Och att förstå strukturen kring syre gör att du kan skapa bättre material av det - bättre glas, bättre keramik, "sa Grandinetti, som också är seniorförfattare till en studie om upptäckten som publicerades på måndag, 28 oktober, i tidningen Fysisk granskning B .

För att förstå kärnmagnetisk resonansspektroskopi, överväga en leksakstopp. Släpp toppen med en fingrar av din handled, och toppen snurrar nästan vinkelrätt mot ytan på vilken den snurrar. Men knuffa med fingret, och vinkeln runt vilken toppen snurrar börjar förändras. Den vinkelförändringen är något forskare kallar "precession" - och samma sak händer med atomer som utvärderas med hjälp av kärnmagnetisk resonansspektroskopi.

För att studera just denna isotop av syre, syre 17, med hjälp av en kärnmagnetisk resonansspektroskopimaskin, forskare "slog" atomerna med radiovågor, ändra vinkeln kring vilken isotoperna föregår.

Vad de fann är att vinkeln spelar roll, speciellt för en syre 17 -isotop:I precis rätt vinklar, isotopernas "våg" varar mycket längre än vanligt. Vanligtvis, denna "våg" varar bara några millisekunder - knappt någonting alls. Men Grandinetti och hans team upptäckte hur man kan förlänga "vågen" - vad de kallar nukleär magnetisk resonans koherens livstid - för syre 17 upp till fem minuter. Det skapar ett mycket större fönster under vilket forskare kan studera isotopen. Denna livstidsförlängning leder till en miljonfaldig minskning av tiden som krävs för att göra en O-17 NMR-mätning.

"Detta är den typ av byggsten vetenskap som hjälper forskare att designa bättre material, "Sa Grandinetti." Ju längre forskare kan studera denna isotop, ju mer de kan lära sig om det. Och sedan är världen din ostron - du kan börja lära dig hur du använder detta element för att göra material starkare, eller lättare, eller vad du än behöver det. "