論文の概要: Live magnetic observation of parahydrogen hyperpolarization dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.10766v1
- Date: Fri, 16 Feb 2024 15:41:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-19 15:26:41.031699
- Title: Live magnetic observation of parahydrogen hyperpolarization dynamics
- Title(参考訳): パラ水素超偏極ダイナミクスのライブ磁気観察
- Authors: James Eills, Morgan W. Mitchell, Irene Marco Rius and Michael C. D.
Tayler
- Abstract要約: 我々は、サブpT感度の原子磁気センサを用いて、超分極の複雑なダイナミクスをリアルタイムで観察する。
超分極の利益の他に、リアルタイムにおける断熱遷移の観測はNMRに対する根本的に新しいアプローチである。
- 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: Nuclear spin hyperpolarization is used in physics, chemistry, and medicine to
produce strong magnetization unachievable by equilibrium polarization
techniques. Hyperpolarization enables magnetic resonance spectroscopy and
imaging with minute samples, and is used to produce MRI spin-tracers and
polarized physics targets. Although widely used, the dynamics of the
hyperpolarization process have never been studied `live' due to the extremely
low (Hz-band) frequencies involved, and/or detector saturation by the driving
fields used. Here, we use an atomic magnetometer with sub-pT sensitivity to
observe, in real time, the complex dynamics of hyperpolarization, without
disturbing or disrupting the process. We start by examining
parahydrogen-induced $^1$H and $^{13}$C magnetization build-up during adiabatic
eigenbasis transformations in the $\mu$T-field avoided state crossings at the
heart of the process; we see live hyperpolarization dynamics including coherent
oscillations, leakage mechanisms and dipolar shifts that would be challenging
or impossible to observe by post hoc measurement. We then extend the methods to
observe the chemical-exchange-driven $^{13}$C hyperpolarization of
[1-$^{13}$C]-pyruvate -- the most important spin tracer for clinical metabolic
imaging. Beyond the interests of hyperpolarization, the observation of
adiabatic transitions in real-time is a fundamentally new approach to NMR,
reveals previously hidden nuclear spin dynamics and enables quantum control and
live process optimization in a variety of chemical scenarios.
- Abstract(参考訳): 核スピン超分極は物理学、化学、医学において平衡分極法で達成できない強い磁化を生成するために用いられる。
極超分極は磁気共鳴分光と微小サンプルによるイメージングを可能にし、MRIのスピントラッカーと偏光物理学のターゲットを生成するために用いられる。
広く使われているが、超分極過程のダイナミクスは、非常に低周波数(Hz帯)の周波数と/または使用した駆動磁場による検出器飽和のために「生きた」研究がなされていない。
ここでは,過分極の複雑なダイナミクスをリアルタイムで観察するために,pt以下の感度を持つ原子磁気センサを用いる。
パラ水素誘起の$^1$Hおよび$^{13}$Cの磁化は, プロセスの中心における状態交差を回避した$$\mu$T-fieldの断熱的固有基底変換における磁化の上昇から始まり, コヒーレント振動, 漏れ機構, 双極子シフトなど, ポストホック測定による観測が困難あるいは不可能なライブ過分極ダイナミクスが観察される。
次に,[1-$^{13}$C]-ピルビン酸 ([1-$^{13}$C]-ピルビン酸 ([1-$^{13}$C]-ピルビン酸) の化学交換駆動型$^{13}$C超分極を観察する手法を拡張した。
ハイパーポーラライゼーションの関心以外にも、リアルタイムの断熱遷移の観測はnmrの基本的な新しいアプローチであり、これまで隠れていた核スピンダイナミクスを明らかにし、様々な化学シナリオにおいて量子制御と生プロセス最適化を可能にする。
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