Resonancia magnética nuclear a nanoescala con resolución química

Área de la Ciencia:

• Química analítica
• La detección cuántica
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• La espectroscopia convencional de resonancia magnética nuclear (RMN) requiere muestras a escala de nanolitros para una detección adecuada de la señal.
• Las limitaciones en el volumen de la muestra restringen las aplicaciones de RMN en campos que requieren análisis de cantidades mínimas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método para lograr una espectroscopia de RMN de alta resolución en volúmenes de muestras ultrapequeñas.
• Para demostrar la resolución de desplazamiento químico en el protón (H) y el flúor-19 (F) espectroscopia de RMN en la escala de zeptolitros.

Principales métodos:

• Integración de una memoria cuántica con altos campos magnéticos.
• Utilización de un sensor cuántico basado en centros de vacío de nitrógeno (NV) en diamante.
• Aplicación de secuencias avanzadas de pulsos de RMN, incluido el desacoplamiento homonuclear.

Principales resultados:

• Resolución de desplazamiento químico alcanzada en H y F espectroscopia de RMN para volúmenes de muestra de 20 septolitros.
• Se han demostrado mediciones de desacoplamiento homonuclear y de difusión de espín en estas micro muestras.
• Se obtuvo un ancho de línea de RMN de aproximadamente 1 parte por millón para muestras líquidas, limitado por la difusión.
• Se logró un estrechamiento de 20 veces de la anchura de la línea de RMN en estado sólido mediante la aplicación de desacoplamiento homonuclear, mitigando los efectos de difusión.

Conclusiones:

• El enfoque de detección cuántica desarrollado permite la espectroscopia de RMN de alta resolución en volúmenes de muestra sin precedentes.
• Esta técnica amplía significativamente las aplicaciones potenciales de la RMN en el análisis de trazas de sustancias.
• Superar las limitaciones de difusión a través de técnicas como el desacoplamiento homonuclear es crucial para la RMN de ultra alta resolución.