Hyperpolarisering er polariseringen af de nukleare spins af stoffer langt ud over grænserne for termisk ligevægt. Hyperpolariserede ædelgasser er almindeligt anvendt i magnetisk resonansbilleddannelse af lungerne. Polarisationsniveauet for 129 Xe og 3 He kan være 10 4 - 10 5 gange højere end det termiske ligevægtsniveau.
Hyperpolariseringsmetoder:
En laserstråle med cirkulær polarisering forårsager elektroniske overgange i alkalimetalatomer (for eksempel rubidium ) i en gasformig tilstand og skaber derved elektronisk polarisering. Når alkalimetaller kolliderer med ædelgasser (for eksempel xenon ) i processen med spinudveksling, overføres polarisering fra elektroner til ædelgaskerner.
Den dynamiske polarisering af kerner er baseret på overførsel af elektronpolarisering til kerner. [2] Polariseringsoverførsel kan forekomme spontant eller ved spin-blanding.
I metoden med dynamisk nuklear polarisering i væskefasen (opløsning-DNP, d-DNP) sker hyperpolariseringsprocessen i fast tilstand ved lave temperaturer, hvorefter prøven opløses i et opvarmet opløsningsmiddel og injiceres i NMR-ampullen, der er placeret i NMR-spektrometeret. [3]
I lighed med DNP i flydende fase findes en DNP-metode til at arbejde i gasfasen, hvor hyperpolariseringsprocessen også sker i fast tilstand, hvorefter stoffet opvarmes under sublimering og går over i en gasform, der er egnet til påvisning i et NMR-spektrometer. [fire]
Denne metode bruger spin-isomeren af brint , parahydrogen, som har modsat rettede nukleare spins. Når parahydrogen er knyttet til molekylet af interesse, krænkes den magnetiske ækvivalens af parahydrogens nukleare spins, men korrelationen mellem deres spins bevares, hvilket gør det muligt at observere signalforstærkning i NMR -spektre .
Virkningerne af PHIP blev først observeret under hydrogeneringsreaktionen med parahydrogen i et stærkt felt. Denne effekt blev kaldt PASADENA (Parahydrogen And Synthesis Allows Dramatically Enhanced Nuclear Alignment). [5] I dette tilfælde er niveauer med singletsymmetri befolket, og to antifasesignaler observeres i NMR-spektrene.
En anden effekt, ALTADENA (Adiabatic Longitudinal Transport After Dissociation Enenders Nuclear Alignment), findes, når substratet hydrogeneres i et svagt magnetfelt. [6] I ALTADENA-forsøg er kun ét af niveauerne, der svarer til singlet-symmetri, befolket.