Hyperpolarisaatio on aineiden ydinspinien polarisaatiota, joka on kaukana lämpötasapainon rajoista. Hyperpolarisoituja jalokaasuja käytetään yleisesti keuhkojen magneettikuvauksessa . 129 Xe :n ja 3 He :n polarisaatiotaso voi olla 10 4 —10 5 kertaa korkeampi kuin lämpötasapainotaso.
Hyperpolarisaatiomenetelmät:
Lasersäde, jossa on pyöreä polarisaatio, aiheuttaa elektronisia siirtymiä alkalimetalliatomeissa (esimerkiksi rubidiumissa ) kaasumaisessa tilassa, jolloin syntyy elektronista polarisaatiota. Kun alkalimetallit törmäävät jalokaasuihin (esimerkiksi ksenoniin ) spininvaihdossa, polarisaatio siirtyy elektroneista jalokaasujen ytimiin.
Ytimen dynaaminen polarisaatio perustuu elektronipolarisaation siirtymiseen ytimiin. [2] Polarisaatiosiirtymä voi tapahtua spontaanisti tai spinsekoituksella.
Dynaamisen ydinpolarisaation menetelmässä nestefaasissa (dissolution-DNP, d-DNP) hyperpolarisaatioprosessi tapahtuu kiinteässä tilassa matalissa lämpötiloissa, minkä jälkeen näyte liuotetaan kuumennettuun liuottimeen ja injektoidaan NMR-ampulliin, joka sijaitsee NMR-spektrometrissä. [3]
Nestefaasin DNP:n tapaan kaasufaasissa työskentelyyn on olemassa DNP-menetelmä, jossa hyperpolarisaatioprosessi tapahtuu myös kiinteässä tilassa, jonka jälkeen aine kuumennetaan sublimoinnin aikana ja siirtyy kaasumaiseen tilaan, joka soveltuu havaitsemiseen NMR-spektrometri. [neljä]
Tämä menetelmä käyttää vedyn spin-isomeeriä , paravetyä, jolla on vastakkaiseen suuntaan suunnatut ydinspinit. Kun paravetyä kiinnitetään kiinnostavaan molekyyliin, paravedyn ydinspinien magneettinen ekvivalenssi rikkoutuu, mutta niiden spinien korrelaatio säilyy, mikä mahdollistaa signaalin vahvistumisen havaitsemisen NMR -spektreissä .
PHIP:n vaikutukset havaittiin ensimmäisen kerran hydrausreaktion aikana paravedyn kanssa vahvassa kentässä. Tätä vaikutusta kutsuttiin PASADENA (Parahydrogen and Synthesis Allows Dramatically Enhanced Nuclear Alignment). [5] Tässä tapauksessa tasot, joilla on singlettisymmetria, täytetään ja kaksi vastavaihesignaalia havaitaan NMR-spektreissä.
Toinen vaikutus, ALTADENA (Adiabatic Longitudinal Transport After Dissociation Engenders Nuclear Alignment), havaitaan, kun substraattia hydrataan heikossa magneettikentässä. [6] ALTADENA-kokeissa vain yksi singlettisymmetriaa vastaavista tasoista täytetään.