La rotation optique induite par le spin nucléaire (NSOR) est un phénomène prometteur pour l'élucidation de la structure moléculaire en raison de sa sensibilité à la structure électronique à proximité des noyaux atomiques. C'est le seul effet magnéto-optique nucléaire (NMOE) vérifié expérimentalement, observé jusqu'à présent généralement dans des liquides purs ou dans des mélanges binaires concentrés, avec la proportion du composant mineur d'au moins 10 %. Nous rapportons une méthode pour étendre la plage de concentration inférieure des mesures NSOR de 2 ordres de grandeur en utilisant une hyperpolarisation SABRE à flux continu (amplification du signal par échange réversible). Cette approche augmente significativement la sensibilité du NSOR et permet sa détection dans des échantillons dilués, comme démontré avec des mesures de NSOR de 90 mmol/L de solutions de pyridine et de pyrazine. Les résultats sont comparés aux calculs des premiers principes, et un bon accord est trouvé. La possibilité de mesurer des solutions à faible concentration étend considérablement le pool d'échantillons disponibles pour des études ultérieures sur les NMOE. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b02194
Des chercheurs de la Faculté des sciences de l'Université d'Oulu ont augmenté la sensibilité d'une méthode spectroscopique émergente avec des applications prometteuses pour l'étude des matériaux.
Tous les atomes qui composent la matière ordinaire de l'Univers ont des noyaux, dont la plupart se comportent comme des barreaux magnétiques microscopiques. S'il est correctement orienté dans l'espace, ces moments magnétiques peuvent provoquer de petits changements dans les propriétés de la lumière lorsqu'elle traverse le matériau, dans les phénomènes dits magnéto-optiques nucléaires (NMO). Les effets NMO, dont la première a été observée en 2006, permettre des méthodes émergentes pour l'étude des matériaux et des molécules. Avec la capacité d'examiner la question à la résolution des atomes individuels, sans altérer de façon permanente les propriétés de l'échantillon, Les approches NMO offrent une fenêtre précieuse sur les propriétés de la matière que seules quelques méthodes peuvent donner. A cet égard, les méthodes NMO sont similaires à la résonance magnétique nucléaire, qui est largement utilisé en chimie, ainsi que l'imagerie par résonance magnétique, un outil de diagnostic médical extrêmement puissant.
L'unité de recherche RMN de la Faculté des sciences est active dans le domaine des NMO depuis 2008 et a contribué de manière significative au développement de sa théorie. Dernièrement, le groupe a également été impliqué dans le développement de techniques expérimentales NMO.
L'objectif ultime de la recherche NMO est de fournir des données optiques de haute sensibilité avec une résolution atomique sur le matériau étudié. Il est crucial d'améliorer la sensibilité spectroscopique, afin que des échantillons plus petits puissent être mesurés et des informations de meilleure qualité puissent être obtenues.
L'amélioration de la sensibilité peut être obtenue par des techniques spéciales appelées hyperpolarisation, lorsque les aimants microscopiques des noyaux atomiques sont orientés dans la direction souhaitée à un degré bien plus important que possible dans les conditions ambiantes. Dans le dernier journal, publié dans le Journal des lettres de chimie physique , les chercheurs Petr Štěpánek et Anu Kantola de l'unité de recherche RMN ont montré comment cela peut être réalisé grâce à l'utilisation d'hydrogène gazeux spécialement préparé.
Les molécules d'hydrogène gazeux peuvent être présentes sous deux formes, les dits ortho- et para-hydrogène, qui diffèrent par l'orientation mutuelle de leurs deux moments magnétiques nucléaires. Le degré élevé d'ordre d'orientation contenu dans le gaz qui contient un excès de para-hydrogène, peut via une réaction catalytique être transféré à la molécule étudiée, conduisant à une augmentation du signal observé.
Les chercheurs ont utilisé cette méthode dans une nouvelle approche combinée et amélioré la sensibilité des mesures NMO d'un facteur de plus de cent. Cela permet de mesurer des substances qui ne seraient pas viables autrement et ouvre de nouvelles possibilités pour le développement ultérieur de ce domaine nouveau et passionnant.
