Kärnspinnsinducerad optisk rotation (NSOR) är ett lovande fenomen för belysning av molekylär struktur på grund av dess känslighet för elektronisk struktur nära atomkärnor. Det är den enda experimentellt verifierade kärnmagnetoptiska effekten (NMOE), hittills observerats vanligtvis i rena vätskor eller i koncentrerade binära blandningar, med andelen av den mindre komponenten minst 10 %. Vi rapporterar en metod för att utöka det lägre koncentrationsområdet för NSOR-mätningar med 2 storleksordningar genom att använda kontinuerligt flöde SABER (signalförstärkning genom reversibel utbyte) hyperpolarisering. Detta tillvägagångssätt ökar avsevärt känsligheten hos NSOR och möjliggör dess detektering i utspädda prover, som visas med mätningar av NSOR av 90 mmol/L lösningar av pyridin och pyrazin. Resultaten jämförs med första principberäkningar, och god överensstämmelse finns. Möjligheten att mäta lågkoncentrationslösningar utökar avsevärt den pool av prover som är tillgängliga för ytterligare studier av NMOE. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b02194
Forskare från naturvetenskapliga fakulteten vid Uleåborgs universitet har ökat känsligheten hos en framväxande spektroskopisk metod med lovande tillämpningar för materialstudier.
Alla atomer som utgör den vanliga materien i universum har kärnor, de flesta beter sig som mikroskopiska stångmagneter. Om den är ordentligt orienterad i rymden, dessa magnetiska moment kan orsaka små förändringar i ljusets egenskaper när det passerar genom materialet, i så kallade kärnmagnetoptiska (NMO) fenomen. NMO-effekterna, den första observerades 2006, möjliggöra framväxande metoder för studier av material och molekyler. Med förmåga att undersöka saken vid upplösningen av enskilda atomer, utan att permanent ändra provets egenskaper, NMO-metoder erbjuder ett värdefullt fönster till materiens egenskaper som endast ett fåtal metoder kan ge. I det här avseendet, NMO-metoderna liknar kärnmagnetisk resonans, som används flitigt inom kemi, såväl som magnetisk resonanstomografi, ett extremt kraftfullt medicinskt diagnostiskt verktyg.
NMR-forskningsenheten vid Naturvetenskapliga fakulteten har varit verksam inom området NMO sedan 2008 och har väsentligt bidragit till utvecklingen av dess teori. Nyligen, gruppen har också varit involverad i utvecklingen av experimentella NMO-tekniker.
Det slutliga målet med NMO-forskningen är att tillhandahålla högkänslig optisk data med atomär upplösning om det studerade materialet. Det är avgörande att förbättra den spektroskopiska känsligheten, så att mindre prover kan mätas och information av högre kvalitet kan erhållas.
Känslighetsförbättringen kan uppnås genom speciella tekniker som kallas hyperpolarisering, när atomkärnornas mikroskopiska magneter är orienterade i önskad riktning i mycket högre grad än vad som är möjligt under omgivande förhållanden. I det senaste papperet, publicerad i Journal of Physical Chemistry Letters , forskarna Petr Štěpánek och Anu Kantola från NMR Research Unit har visat hur detta kan uppnås genom användning av specialberedd vätgas.
Vätgasmolekyler kan förekomma i två former, det så kallade orto- och para-väte, som skiljer sig åt genom den inbördes orienteringen av sina egna två kärnmagnetiska ögonblick. Den höga graden av orienteringsordning som finns i gasen som innehåller ett överskott av para-väte, kan via en katalytisk reaktion överföras till den studerade molekylen, vilket leder till en ökning av den observerade signalen.
Forskarna har använt denna metod i ett nytt kombinerat tillvägagångssätt och förbättrat känsligheten hos NMO -mätningar med en faktor mer än hundra. Detta möjliggör mätningar av ämnen som annars inte skulle vara livskraftiga och öppnar nya möjligheter för vidareutveckling av detta nya och spännande område.
