Усиление сигналов в спектрах ЯМР твердых образцов
 Динамическая ядерная поляризация ЯМР твердых образцов с помощью органических радикалов позволяет усиливать сигнал до 50 раз, что облегчает работу и существенно сокращает время записи спектров (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Подход рассматривается как прорыв в изучении систем, таких как гетерогенные катализаторы и сенсоры, которые включают химию поверхности на сыпучих продуктах, говорит Малькольм Левит, профессор из Саутгемптонского университета не участвующий в данном исследовании. Несмотря на то, что ЯМР эксперименты на поверхности уже проводились, они обычно серьезно ограничены отсутствием сигнала, по словам Левита. Новый подход может начать новое и мощное приложение в ЯМР исследованиях.
ЯМР метод, используемый в новой работе, называется динамическая ядерная поляризация (ДЯП или DNP – англ. аббр.). Он состоит в добавлении к образцу стабильного радикального соединения, затем раствор облучается высокочастотными микроволнами. Облучение, таким образом, переносит поляризацию электронного спина радикала на ядерные спины изучаемых частиц, приводя к усилению ЯМР-сигналов. Метод успешно применяется для изучения ряда растворов и замороженных систем.
Такие исследования требуют гомогенных образцов и было не ясно, что динамически поляризованный ЯМР может быть адаптирован к изучению поверхностей. Линдон Эмсли, руководитель Европейского центра ЯМР сильных полей, с коллегами удалось произвести такую адаптацию – они функционализировали пористый субстрат из силикагеля фенольными и имидазольными группами и смочили сухие образцы раствором, содержащим органические радикалы TEMPO (или TOTAPOL). Затем исследователи упаковали материал, который они назвали «светопрозрачная грязь» в пробирках для ЯМР.
В конечных спектрах ЯМР, сигналы поверхностных групп усиливаются до 50 раз. В одном случае, усиленные сигналы позволяют исследователям потратить всего 35 минут на получение 13C ЯМР спектра, который в остальных случаях требовал бы 70 дней, отмечают авторы. Увеличение ДЯП сигнала также возможно для многомерных ЯМР спектров твердых образцов.
Получив ЯМР спектры функциональных групп привязанных к поверхности, Эмсли с сотрудниками обратили внимание на изучение ядер встроенных в сами поверхности, такие как атомы кремния, которые участвуют в связывании функциональных групп. Изучение природы поверхности на активных участках – одна из ключевых проблем в катализе, отмечает Эмсли. Динамически усиленный ЯМР представляет мощный потенциал для исследования подобных систем.
Источники: