A hiperpolarizáció az anyagok mag spinjének polarizációja, amely messze meghaladja a termikus egyensúly határait. A hiperpolarizált nemesgázokat gyakran használják a tüdő mágneses rezonancia képalkotásában . A 129 Xe és a 3 He polarizációs szintje 10 4 —10 5 - szöröse lehet a termikus egyensúlyi szintnek.
Hiperpolarizációs módszerek:
A körkörös polarizációjú lézersugár elektromos átmeneteket idéz elő az alkálifém atomokban (például rubídium ) gáz halmazállapotú állapotban, ezáltal elektronikus polarizációt hoz létre. Amikor az alkálifémek nemesgázokkal (például xenonnal ) ütköznek a spincsere során, a polarizáció az elektronokról a nemesgázok magjaira kerül át.
Az atommagok dinamikus polarizációja az elektronpolarizációnak az atommagokba való átvitelén alapul. [2] A polarizáció átadása történhet spontán módon vagy spin-keveréssel.
A folyékony fázisban végzett dinamikus magpolarizációs módszernél (oldás-DNP, d-DNP) a hiperpolarizációs folyamat szilárd állapotban, alacsony hőmérsékleten megy végbe, majd a mintát felmelegített oldószerben feloldják, és az elhelyezett NMR ampullába injektálják. az NMR spektrométerben. [3]
A folyadékfázisú DNP-hez hasonlóan a gázfázisban történő munkavégzésre is létezik DNP-módszer, ahol a hiperpolarizációs folyamat szilárd halmazállapotban is megtörténik, majd a szublimáció során az anyag felmelegszik, és gáz halmazállapotúvá válik, amely alkalmas kimutatásra. egy NMR spektrométer. [négy]
Ez a módszer a hidrogén spin-izomerjét , a parahidrogént használja, amelynek ellentétes irányú nukleáris spinjei vannak. Ha parahidrogént kapcsolunk a kérdéses molekulához, a parahidrogén nukleáris spinjeinek mágneses ekvivalenciája megsérül, de spinjeik korrelációja megmarad, ami lehetővé teszi a jelerősítés megfigyelését az NMR spektrumokban .
A PHIP hatásait először a parahidrogénnel végzett hidrogénezési reakció során figyelték meg erős mezőben. Ezt a hatást PASADENA-nak (Parahydrogen And Synthesis Allows Dramatically Enhanced Nuclear Alignment) nevezték el. [5] Ebben az esetben a szingulett szimmetriájú szintek populációra kerülnek, és két antifázisú jel figyelhető meg az NMR-spektrumokban.
Egy másik hatás, az ALTADENA (Adiabatic Longitudinal Transport After Dissociation Engenders Nuclear Alignment) akkor érhető el, ha a szubsztrátot gyenge mágneses térben hidrogénezzük. [6] Az ALTADENA kísérletekben a szingulett szimmetriának megfelelő szintek közül csak egy van kitöltve.