La rotación óptica inducida por espín nuclear (NSOR) es un fenómeno prometedor para el esclarecimiento de la estructura molecular debido a su sensibilidad a la estructura electrónica cerca de los núcleos atómicos. Es el único efecto magneto-óptico nuclear (NMOE) verificado experimentalmente, hasta ahora observado generalmente en líquidos puros o en mezclas binarias concentradas, con la proporción del componente menor al menos el 10%. Presentamos un método para extender el rango de concentración más baja de las mediciones de NSOR en 2 órdenes de magnitud mediante el empleo de hiperpolarización SABRE (amplificación de señal por intercambio reversible) de flujo continuo. Este enfoque aumenta significativamente la sensibilidad de NSOR y permite su detección en muestras diluidas, como se demostró con las mediciones de NSOR de soluciones de piridina y pirazina de 90 mmol / L. Los resultados se comparan con cálculos de primeros principios, y se encuentra un buen acuerdo. La posibilidad de medir soluciones de baja concentración amplía significativamente el conjunto de muestras disponibles para estudios adicionales de NMOE. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b02194
Investigadores de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Oulu han aumentado la sensibilidad de un método espectroscópico emergente con aplicaciones prometedoras para estudios de materiales.
Todos los átomos que componen la materia ordinaria del Universo tienen núcleos, la mayoría de los cuales se comportan como barras magnéticas microscópicas. Si está correctamente orientado en el espacio, estos momentos magnéticos pueden provocar pequeños cambios en las propiedades de la luz a medida que atraviesa el material, en los llamados fenómenos magneto-ópticos nucleares (NMO). Los efectos NMO, el primero de los cuales se ha observado en 2006, Permitir métodos emergentes para el estudio de materiales y moléculas. Con capacidad para investigar el asunto en la resolución de átomos individuales, sin alterar permanentemente las propiedades de la muestra, Los enfoques de NMO ofrecen una valiosa ventana a las propiedades de la materia que solo unos pocos métodos pueden ofrecer. En este sentido, los métodos NMO son similares a la resonancia magnética nuclear, que se usa ampliamente en química, así como la resonancia magnética, una herramienta de diagnóstico médico extremadamente poderosa.
La Unidad de Investigación de RMN de la Facultad de Ciencias ha estado activa en el campo de la ONM desde 2008 y ha contribuido significativamente al desarrollo de su teoría. Últimamente, el grupo también ha estado involucrado en el desarrollo de técnicas experimentales de NMO.
El objetivo final de la investigación NMO es proporcionar datos ópticos de alta sensibilidad con resolución atómica sobre el material estudiado. Es fundamental mejorar la sensibilidad espectroscópica, de modo que se puedan medir muestras más pequeñas y se pueda obtener información de mayor calidad.
La mejora de la sensibilidad se puede obtener mediante técnicas especiales llamadas hiperpolarización, cuando los imanes microscópicos de los núcleos atómicos se orientan en la dirección deseada en un grado mucho mayor de lo que es posible en condiciones ambientales. En el periódico más nuevo, publicado en el Revista de letras de química física , los investigadores Petr Štěpánek y Anu Kantola de la Unidad de Investigación de RMN han demostrado cómo esto se puede lograr mediante el uso de gas hidrógeno especialmente preparado.
Las moléculas de hidrógeno gaseoso pueden estar presentes en dos formas, el llamado orto- y para-hidrógeno, que se diferencian por la orientación mutua de sus propios dos momentos magnéticos nucleares. El alto grado de orden de orientación contenido en el gas que contiene un exceso de parahidrógeno, se puede transferir a la molécula estudiada mediante una reacción catalítica, conduciendo a un aumento en la señal observada.
Los investigadores han utilizado este método en un nuevo enfoque combinado y han mejorado la sensibilidad de las mediciones de NMO en un factor de más de cien. Esto permite medir sustancias que de otro modo no serían viables y abre nuevas posibilidades para un mayor desarrollo de este nuevo y apasionante campo.
