Hyperpolarisering är polariseringen av ämnens kärnspinn långt bortom gränserna för termisk jämvikt. Hyperpolariserade ädelgaser används vanligtvis vid magnetisk resonansavbildning av lungorna. Polarisationsnivån för 129 Xe och 3 He kan vara 10 4 — 10 5 gånger högre än den termiska jämviktsnivån.
Hyperpolariseringsmetoder:
En laserstråle med cirkulär polarisation orsakar elektroniska övergångar i alkalimetallatomer (till exempel rubidium ) i ett gasformigt tillstånd, vilket skapar elektronisk polarisation. När alkalimetaller kolliderar med ädelgaser (till exempel xenon ) i processen för spinnutbyte, överförs polarisering från elektroner till kärnorna av ädelgaser.
Den dynamiska polariseringen av kärnor är baserad på överföringen av elektronpolarisation till kärnor. [2] Polarisationsöverföring kan ske spontant eller genom centrifugeringsblandning.
I metoden för dynamisk kärnpolarisering i vätskefasen (upplösning-DNP, d-DNP) sker hyperpolariseringsprocessen i fast tillstånd vid låga temperaturer, varefter provet löses upp i ett uppvärmt lösningsmedel och injiceras i NMR-ampullen. i NMR-spektrometern. [3]
I likhet med DNP i flytande fas finns det en DNP-metod för att arbeta i gasfas, där hyperpolariseringsprocessen även sker i fast tillstånd, varefter ämnet värms upp under sublimering och övergår i ett gasformigt tillstånd lämpligt för detektering i en NMR-spektrometer. [fyra]
Denna metod använder spin-isomeren av väte , paraväte, som har motsatt riktade kärnspinn. När paraväte är fäst vid molekylen av intresse, kränks den magnetiska ekvivalensen av paravätespinnens kärnspinn, men korrelationen mellan deras spinn bevaras, vilket gör det möjligt att observera signalförstärkning i NMR -spektra .
Effekterna av PHIP observerades först under hydreringsreaktionen med paraväte i ett starkt fält. Denna effekt kallades PASADENA (Parahydrogen And Synthesis Allows Dramatically Enhanced Nuclear Alignment). [5] I detta fall fylls nivåer med singlettsymmetri, och två antifassignaler observeras i NMR-spektra.
En annan effekt, ALTADENA (Adiabatic Longitudinal Transport After Dissociation Engenders Nuclear Alignment), återfinns när substratet hydreras i ett svagt magnetfält.