La rotazione ottica indotta dallo spin nucleare (NSOR) è un fenomeno promettente per il chiarimento della struttura molecolare grazie alla sua sensibilità alla struttura elettronica vicino ai nuclei atomici. È l'unico effetto magneto-ottico nucleare verificato sperimentalmente (NMOE), finora osservato solitamente in liquidi puri o in miscele binarie concentrate, con la quota della componente minore almeno del 10%. Segnaliamo un metodo per estendere l'intervallo di concentrazione inferiore delle misurazioni NSOR di 2 ordini di grandezza utilizzando l'iperpolarizzazione SABRE (amplificazione del segnale mediante scambio reversibile) a flusso continuo. Questo approccio aumenta significativamente la sensibilità di NSOR e consente la sua rilevazione in campioni diluiti, come dimostrato con misurazioni di NSOR di 90 mmol/L di soluzioni di piridina e pirazina. I risultati sono confrontati con i calcoli dei principi primi, e si trova un buon accordo. La possibilità di misurare soluzioni a bassa concentrazione estende significativamente il pool di campioni disponibili per ulteriori studi di NMOE. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b02194
I ricercatori della Facoltà di Scienze dell'Università di Oulu hanno aumentato la sensibilità di un metodo spettroscopico emergente con applicazioni promettenti per gli studi sui materiali.
Tutti gli atomi che compongono la materia ordinaria nell'Universo hanno nuclei, la maggior parte dei quali si comportano come microscopici magneti a barra. Se correttamente orientato nello spazio, questi momenti magnetici possono causare piccoli cambiamenti nelle proprietà della luce mentre passa attraverso il materiale, nei cosiddetti fenomeni nucleari magneto-ottici (NMO). Gli effetti NMO, la prima delle quali è stata osservata nel 2006, consentire metodi emergenti per lo studio di materiali e molecole. Con la capacità di esaminare la materia alla risoluzione dei singoli atomi, senza alterare in modo permanente le proprietà del campione, Gli approcci NMO offrono una preziosa finestra sulle proprietà della materia che solo pochi metodi possono offrire. Nel rispetto, i metodi NMO sono simili alla risonanza magnetica nucleare, che è ampiamente usato in chimica, così come la risonanza magnetica, uno strumento diagnostico medico estremamente potente.
L'Unità di ricerca NMR presso la Facoltà di Scienze è attiva nel campo dell'NMO dal 2008 e ha contribuito in modo significativo allo sviluppo della sua teoria. Ultimamente, il gruppo è stato anche coinvolto nello sviluppo di tecniche sperimentali NMO.
L'obiettivo finale della ricerca NMO è fornire dati ottici ad alta sensibilità con risoluzione atomica sul materiale studiato. È fondamentale migliorare la sensibilità spettroscopica, in modo da poter misurare campioni più piccoli e ottenere informazioni di qualità superiore.
Il miglioramento della sensibilità può essere ottenuto con tecniche speciali chiamate iperpolarizzazione, quando i magneti microscopici dei nuclei atomici sono orientati nella direzione desiderata in misura molto maggiore di quanto possibile in condizioni ambientali. Nel giornale più recente, pubblicato in Journal of Physical Chemistry Letters , i ricercatori Petr Štěpánek e Anu Kantola dell'Unità di ricerca NMR hanno mostrato come ciò può essere ottenuto tramite l'uso di gas idrogeno appositamente preparato.
Le molecole di gas idrogeno possono essere presenti in due forme, il cosiddetto orto- e para-idrogeno, che differiscono per l'orientamento reciproco dei loro due momenti magnetici nucleari. L'alto grado di ordine orientativo contenuto nel gas che contiene un eccesso di para-idrogeno, può tramite una reazione catalitica essere trasferito alla molecola studiata, portando ad un aumento del segnale osservato.
I ricercatori hanno utilizzato questo metodo in un nuovo approccio combinato e hanno migliorato la sensibilità delle misurazioni NMO di un fattore superiore a cento. Ciò consente misurazioni di sostanze che altrimenti non sarebbero praticabili e apre nuove possibilità per l'ulteriore sviluppo di questo nuovo ed entusiasmante campo.
