論文の概要: Unified understanding of the breakdown of thermal mixing dynamic nuclear polarization: the role of temperature and radical concentration
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.08270v2
- Date: Thu, 11 Apr 2024 11:23:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-12 18:45:46.797924
- Title: Unified understanding of the breakdown of thermal mixing dynamic nuclear polarization: the role of temperature and radical concentration
- Title（参考訳）: 熱混合動的核偏極の崩壊の統一的理解--温度とラジカル濃度の役割
- Authors: Ludovica M. Epasto, Thibaud Maimbourg, Alberto Rosso, Dennis Kurzbach,
- Abstract要約: 熱混合(TM)を効率よく動的核偏極(DNP)機構として確立するために必要な温度とラジカル濃度の相互作用を明らかにする。
水/グリセロール混合物中で広く使用されているDNP試料,すなわちピルビン酸ナトリウム-1-13$Cを過分極させてDNP実験を行った。
TMの分解機構は、(i)アンダーソン型低ラジカル濃度の量子局在化、(ii)高温で起こる量子ゼノ局在化の2つを同定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We reveal an interplay between temperature and radical concentration necessary to establish thermal mixing (TM) as an efficient dynamic nuclear polarization (DNP) mechanism. We conducted DNP experiments by hyperpolarizing widely used DNP samples, i.e., sodium pyruvate-1-$^{13}$C in water/glycerol mixtures at varying nitroxide radical (TEMPOL) concentrations and microwave irradiation frequencies, measuring proton and carbon-13 spin temperatures. Using a cryogen consumption-free prototype-DNP apparatus, we could probe cryogenic temperatures between 1.5 and 6.5 K, i.e., below and above the boiling point of liquid helium. We identify two mechanisms for the breakdown of TM: (i) Anderson type of quantum localization for low radical concentration, or (ii) quantum Zeno localization occurring at high temperature. This observation allowed us to reconcile the recent diverging observations regarding the relevance of TM as a DNP mechanism by proposing a unifying picture and, consequently, to find a trade-off between radical concentration and electron relaxation times, which offers a pathway to improve experimental DNP performance based on TM.
- Abstract（参考訳）: 熱混合(TM)を効率よく動的核偏極(DNP)機構として確立するために必要な温度とラジカル濃度の相互作用を明らかにする。
DNP試料の高偏極化,すなわちピルビン酸ナトリウム-1-$^{13}$C濃度の異なる一酸化窒素ラジカル(TEMPOL)濃度およびマイクロ波照射周波数における水/グリセロール混合物の高偏極化を行い,陽子および炭素-13スピン温度を測定した。
低温発生温度を1.5Kから6.5K、すなわち液体ヘリウムの沸点以下で探すことができる。
TMの分解の2つのメカニズムを同定する。
(i)アンダーソン型低ラジカル濃度の量子局在化
(II)高温で発生する量子ゼノ局在
この観察により,DNP機構としてのTMの関連性に関する近年の変動観測を一元化して,ラジカル濃度と電子緩和時間とのトレードオフを見出すことができ,TMに基づく実験的なDNP性能向上の道筋を提供することができた。
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