Динамическая ядерная поляризация
-
Динамическая ядерная поляризация (ДНП)
- Перенос спиновой поляризации с электронов на атомные ядра
- Выравнивание спинов ядер до выравнивания спинов электронов
- Методы гиперполяризации
-
Механизмы ДНП
- Эффект Оверхаузера: стохастические взаимодействия между электроном и ядром
- Солидный эффект: взаимодействие между электроном и ядром в статическом и вращающемся образцах
- Перекрестный эффект: требует двух неспаренных электронов и разделения частот ЭПР
- Термическое перемешивание: обмен энергией между электронным и ядерным спинами
-
История и применение
- Первые эксперименты в 1950-х годах
- Ограниченная применимость до недавнего времени
- Современные микроволновые источники делают ДНП ценным методом
-
Экспериментальное подтверждение
- Подтверждение эффекта Оверхаузера Карвером и Слихтером
- Извинения Рэмси и признание Оверхаузера
-
Современные методы
- MAS-DNP: периодический процесс поляризации
- Перекрестный эффект в MAS-DNP: быстрый многоступенчатый процесс
- Термическое перемешивание: использование множества электронных спинов для поляризации ядер
-
Спиновый ансамбль электронов
- Сильные межэлектронные взаимодействия приводят к однородно расширенной форме линий ЭПР.
- Ширина линии оптимизирована для передачи поляризации от электронов к ядрам.
- Оптимизация связана с трехспиновым процессом, который взаимно переворачивает связанные спины.
-
Кривые усиления DNP-ЯМР
- Многие твердые материалы демонстрируют более одного механизма ДНП.
- Кривые усиления строятся путем измерения максимальной интенсивности ЯМР FID ядер 1H.
- Углеродсодержащие материалы содержат свободные электроны, усиливающие поляризацию протонов.
- В небольших кластерах электроны фиксируются, приводя к твердотельным усовершенствованиям.
- В крупных кластерах электроны подвергаются быстрому электронному обмену, приводя к усилению Оверхаузера.
- Целлюлозный уголь демонстрирует эффект термического перемешивания.
-
ДНП-ЯМР
- DNP усиливает сигналы ЯМР и вводит пространственную зависимость.
- Пространственная избирательность достигается с помощью МРТ.
- Технология DNP повышает чувствительность твердотельного ЯМР.
- DNP проводится при низких температурах с вращением под магическим углом.
-
Рекомендации
- Дальнейшее чтение включает обзорные статьи, книги и специальные выпуски.
- Блог DNP-NMR предоставляет дополнительную информацию.