Hiperpolarizarea este polarizarea spinurilor nucleare ale substanțelor cu mult dincolo de limitele echilibrului termic. Gazele nobile hiperpolarizate sunt utilizate în mod obișnuit în imagistica prin rezonanță magnetică a plămânilor. Nivelul de polarizare al lui 129 Xe și 3 He poate fi de 10 4 —10 5 ori mai mare decât nivelul de echilibru termic.
Metode de hiperpolarizare:
Un fascicul laser cu polarizare circulară provoacă tranziții electronice în atomii de metale alcaline (de exemplu, rubidiu ) în stare gazoasă, creând astfel polarizare electronică. Când metalele alcaline se ciocnesc cu gazele nobile (de exemplu, xenonul ) în procesul de schimb de spin, polarizarea este transferată de la electroni la nucleele gazelor nobile.
Polarizarea dinamică a nucleelor se bazează pe transferul polarizării electronilor către nuclee. [2] Transferul de polarizare poate avea loc spontan sau prin amestecare prin spin.
În metoda polarizării nucleare dinamice în fază lichidă (dizolvare-DNP, d-DNP), procesul de hiperpolarizare are loc în stare solidă la temperaturi scăzute, după care proba este dizolvată într-un solvent încălzit și injectată în fiola RMN situată. în spectrometrul RMN. [3]
Similar cu DNP în faza lichidă, există o metodă DNP de lucru în fază gazoasă, unde procesul de hiperpolarizare are loc și în stare solidă, după care substanța este încălzită în timpul sublimării și trece într-o stare gazoasă adecvată pentru detectarea în un spectrometru RMN. [patru]
Această metodă utilizează izomerul de spin al hidrogenului , parahidrogenul, care are spini nucleari direcționați opus. Când parahidrogenul este atașat la molecula de interes, echivalența magnetică a spinurilor nucleare ale parahidrogenului este încălcată, dar corelația spinurilor acestora este păstrată, ceea ce face posibilă observarea amplificării semnalului în spectrele RMN .
Efectele PHIP au fost observate pentru prima dată în timpul reacției de hidrogenare cu parahidrogen într-un câmp puternic. Acest efect a fost numit PASADENA (Parahydrogen And Synthesis Allows Dramatically Enhanced Nuclear Alignment). [5] În acest caz, nivelurile cu simetrie singlet sunt populate și două semnale antifază sunt observate în spectrele RMN.
Un alt efect, ALTADENA (Adiabatic Longitudinal Transport After Disociation Engenders Nuclear Alignment), se găsește atunci când substratul este hidrogenat într-un câmp magnetic slab. [6] În experimentele ALTADENA, doar unul dintre nivelurile corespunzătoare simetriei singlet este populat.