利用动态核极化提高纳米级成像能力
导读 动态核极化 (DNP) 彻底改变了纳米级核磁共振 (NMR) 领域,使得研究更广泛的材料、生物分子和复杂的动态过程(例如蛋白质在细胞内如何折...
动态核极化 (DNP) 彻底改变了纳米级核磁共振 (NMR) 领域,使得研究更广泛的材料、生物分子和复杂的动态过程(例如蛋白质在细胞内如何折叠和改变形状)成为可能。
滑铁卢大学的一组研究人员将脉冲 DNP 与纳米级磁共振力显微镜 (MRFM) 测量相结合,以证明该过程可以在纳米级高效实现。这项工作由量子计算研究所教员兼物理和天文学系教授 Raffi Budakian 博士及其团队监督,该团队由 Sahand Tabatabaei、Pritam Priyadarshi、Namanish Singh、Pardis Sahafi 和 Daniel Tay 博士组成。
《硅纳米线表面附近的大规模增强纳米级动态核极化》于8月21日星期三发表在《科学进展》上。
在传统磁共振中,检测依赖于外部磁场中“上”和“下”自旋态之间的热布居差异。然而,在纳米级磁共振中,自旋数量显著减少,自旋方向固有的统计波动可能大于热极化。因此,在观察纳米级自旋系综时,最好测量统计极化而不是热极化。
然而,由于热电子极化比核自旋大得多,因此可以采用动态核极化 (DNP) 通过将极化从电子转移到附近的原子核来放大核自旋极化。这种增强显著提高了核磁共振(NMR) 应用中的检测灵敏度。
该团队的实验表明,与统计极化相比,氢核自旋的热极化增加了 100 倍,相当于检测灵敏度增加了 15 倍。至关重要的是,这种增强相当于将测量时间缩短了 200 倍,这使得他们能够更快地获取信号。这些结果大大提高了 MRFM 检测作为纳米级成像实用工具的能力。
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