論文の概要: PHIP Sequences and Dipolar Fields

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.07488v1
• Date: Sun, 10 Aug 2025 21:10:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-12 21:23:28.879747
• Title: PHIP Sequences and Dipolar Fields
• Title（参考訳）: PHIP系列と双極子場
• Authors: Martin C. Korzeczek, Ilai Schwartz, Martin B. Plenio,
• Abstract要約: パラ水素誘導偏極(PHIP)は、パラ水素の単一位を標的分子に移動させることで、核スピンの効率的な過分極を実現する。 しかし、現実的な条件下では、B0/B1の不均一性は偏光伝達効率を著しく低下させる。 高濃度試料では、試料の磁化から生じる双極子場は、偏光伝達効率を著しく低下させることができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8192907805418583
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Para-hydrogen induced polarization (PHIP) achieves efficient hyperpolarisation of nuclear spins with the transfer of the singlet order of parahydrogen to target molecules through catalytic hydrogenation reactions and subsequent coherent control of the spin dynamics. However, in realistic conditions B0/B1 inhomogeneities lead to significant reduction in the polarization transfer efficiency. Moreover, in high-concentration samples, dipolar fields arising from the magnetisation of the sample can degrade polarisation transfer efficiency significantly. In this work, we present a theoretical framework and a comprehensive analysis of both pulsed and continuous-wave (CW) control sequences designed to mitigate the detrimental effects of dipolar fields, $B_0/B_1$ inhomogeneities, and moderate chemical shifts. By combining tools from average Hamiltonian theory with detailed numerical simulations, we introduce and characterise a wide range of transfer sequences, including dipolar-field adjusted and dipolar-field suppressing protocols. We identify conditions under which dipolar interactions either hinder or, perhaps surprisingly, stabilise polarization transfer, depending on the sequence structure. Our results offer practical guidance for the selection and design of PHIP transfer sequences under realistic experimental constraints and open pathways toward robust hyperpolarisation in concentrated liquid-state NMR samples.
• Abstract（参考訳）: パラ水素誘導偏極(PHIP)は、触媒水素化反応およびその後のスピンダイナミクスのコヒーレント制御を通じて、パラ水素の単一位を標的分子に移動させることで、核スピンの効率的な過分極を実現する。 しかし、現実的な条件下では、B0/B1の不均一性は偏光伝達効率を著しく低下させる。 さらに, 高濃度試料では, 試料の磁化に起因する双極子場は, 偏光伝達効率を著しく低下させることができる。 本研究では、双極子場、$B_0/B_1$不均一性、中等度化学シフトを緩和するために設計されたパルスおよび連続波制御シーケンスの理論的枠組みと包括的解析について述べる。 平均ハミルトン理論のツールと詳細な数値シミュレーションを組み合わせることで、双極体調整および双極体抑制プロトコルを含む幅広い転送シーケンスを導入・特徴付ける。 双極子相互作用が障害となる条件や、あるいは意外なことに、配列構造に応じて偏極転移を安定化させる条件を同定する。 本研究は, 現実的な実験制約下でのPHIP転送シーケンスの選択と設計のための実用的なガイダンスと, 集中型液体NMR試料の高偏極性への開放経路を提供する。

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