डायमंड परमाणु चुंबकीय अनुनाद प्रौद्योगिकी के भविष्य के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है
हुआंग Xueyu
www.boreway.com
2016-01-07 15:04:00
ऊर्जा (डो) लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी (बर्कले लैब) और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय (यू) के अमेरिकी विभाग, बर्कले, शोधकर्ताओं का प्रदर्शन किया है,हीरायह परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) तकनीक के भविष्य के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है।
एलेक्स पाइंस अनुसंधान दल कमरे के तापमान पर पहला टुकड़ा और किसी भी क्षेत्र के क्रिस्टल अभिविन्यास, हीरा सीटू एनएमआर hyperpolarized कार्बन -13 नाभिक दर्ज की गई।
अलेक्जेंडर पाइंस, शोधकर्ताओं ने एक मनमाना चुंबकीय क्षेत्र के तहत कमरे के तापमान पर पहला टुकड़ा दर्ज की गई है, जिसमें एक अध्ययन और हीरे की क्रिस्टल अभिविन्यास का नेतृत्व किया, बर्कले लैब प्रभाग सामग्री विज्ञान और सीटों की रसायन विज्ञान संस्थान के यूसी बर्कले ग्लेन टी Seaborg प्रोफेसर के एक वरिष्ठ प्रोफेसर है कार्बन -13 एनएमआर में सीटू hyperpolarized नाभिक। कमरे के तापमान पर पारंपरिक एनएमआर / एमआरआई चुंबक के संबंध में प्राप्त hyperpolarized एनएमआर / एमआरआई संकेत संवेदनशीलता आमतौर पर संभव संकेत की बहुलता है कार्बन -13 स्पिन संकेत प्रदर्शन संवेदनशीलता बढ़ाने की भयावहता से अधिक है। इसके अलावा, इस hyperpolarization बल्कि सटीक hyperpolarization हस्तांतरण होने के लिए चुंबकीय क्षेत्र पर भरोसा से, माइक्रोवेव का उपयोग कर हासिल की है।
पाइंस इस अध्ययन के बारे में एक लेख पर "प्रकृति संचार" में प्रकाशित किया गया था इसी लेखक थे। कागज "बगल में राजा शि Zhongguang कमरे के तापमान परमाणु स्पिन hyperpolarization की नाइट्रोजन रिक्ति केंद्र पम्पिंग।" हकदार है अनुसंधान दल JonathanKing पाइंस के एक सदस्य के इस पत्र के पहले लेखक हैं।
लेखकों की रिपोर्ट, एक बड़े विशिष्ट गर्मी संतुलन के बारे में 170,000 गुना है जो शरीर परमाणु स्पिन ध्रुवीकरण का छह प्रतिशत, मनायाएमआरआईसिग्नल वृद्धि। स्पिन hyperpolarization संकेत सीटू एनएमआर जांच में मानक से पता लगाया जा सकता है, नमूना के आगे और पीछे ले जाने की आवश्यकता है, या एक सटीक क्रिस्टल अभिविन्यास नहीं है। लेखक इस नई तकनीक ठोस के लिए कमरे के तापमान पर hyperpolarization संवेदनशीलता को सक्षम होना चाहिए विश्वास करता है और बढ़ाया परिमाण पर एनएमआर पढ़ाई के तरल पदार्थ।
"हमारा निष्कर्ष एनएमआर संकेत के एक काफी वृद्धि में उनके groundbreaking प्रयोग प्राप्त विज्ञान लुसियो फ़्राइडमैन और उनके सहयोगियों के Weizmann संस्थान का एक परिणाम का प्रतिनिधित्व करते हैं, लेकिन यह, माइक्रोवेव के माध्यम से हीरे प्रेरित गतिशील hyperpolarized नाभिक में है नहीं चुंबकीय क्षेत्र और क्रिस्टल उन्मुखीकरण के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता है, "पाइंस ने कहा," एक निष्क्रिय, गैर विषैले, स्रोत को अलग करने के लिए आसान समकालीन एनएमआर / एमआरआई तकनीक है जो किसी भी नमूने की संभावना को सौंप दिया है से कमरे hyperpolarized हीरा खुला एनएमआर / एमआरआई ध्रुवीकरण एक लंबे समय से मांग लक्ष्य है। "
दोनों विशिष्ट और गैर विनाशकारी रासायनिक विशेषताओं रसायन शास्त्र, सामग्री, जीव विज्ञान और चिकित्सा के लिए एक अनिवार्य प्रौद्योगिकी बन गया है सहित क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला में एनएमआर / एमआरआई तकनीक बनाते हैं। हालांकि, इसकी संवेदनशीलता एक निरंतर चुनौती बनी हुई है। एनएमआर / एमआरआई संकेत के एक "स्पिन" कहा जाता है और इलेक्ट्रॉनों नाभिक के आंतरिक क्वांटम गुणों पर आधारित है। एक छोटी सी पट्टी चुंबक रोटेशन एक "ऊपर" या "नीचे" दिशा राज्य के रूप में सौंपा है की तरह इलेक्ट्रॉनों और नाभिक हो सकता है। मजबूत, ध्रुवीकरण की डिग्री उच्च संकेत है कि - एक ही दिशा में एनएमआर / एमआरआई संकेतों बहुमत के परमाणु स्पिन के ध्रुवीकरण पर निर्भर करता है। पाइंस और प्रयास के दशक के बाद अपने शोध टीम, hyperpolarized नाभिक स्पिन करने के तरीकों की एक संख्या विकसित की है। पिछले दो वर्षों में, वे हीरे क्रिस्टल पर ध्यान केंद्रित किया और ऑप्टिकल एक नाइट्रोजन रिक्ति केंद्र में नाइट्रोजन रिक्ति (NV) के केंद्र अशुद्धियों को कहा जाता है और एक साथ मिलकर कर रहे हैं स्वतंत्रता स्पिन कर दिया गया है।
"दो आसन्न कार्बन परमाणुओं में जब शुद्ध हीरे की जाली क्रिस्टल एक नाइट्रोजन परमाणु से भर जाता है, जिनमें से एक दो छेद, छोड़ रहा है, जाली क्रिस्टल से हटा दिया है, और एक नाइट्रोजन रिक्ति पाने के लिए जब अन्य रिक्त धारण कर रहे हैं (NV) में केंद्र, "पाइंस समझाया। इस तरह से यह, नाइट्रोजन परमाणुओं और रिक्तियों के बीच अबाध इलेक्ट्रॉनों दिखाई एक अद्वितीय और स्पष्ट इलेक्ट्रॉन स्पिन ध्रुवीकरण राज्यों का उत्पादन करता है। "
पिछले अध्ययनों में, पाइंस और उनकी टीम को कम तीव्रता चुंबकीय क्षेत्र hyperpolarized नाभिक है, जिसके परिणामस्वरूप पास के कार्बन-13 नाभिक को NV केंद्र इलेक्ट्रॉन स्पिन ध्रुवीकरण संचारित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि पाया। स्पिन हस्तांतरण एनएमआर संकेत बढ़ाने के लिए इस्तेमाल किया गया था अतीत में गतिशील परमाणु ध्रुवीकरण प्रक्रिया को कहा जाता है, लेकिन हमेशा उच्च तीव्रता चुंबकीय क्षेत्र और कम तापमान पर किया जाता है। एक स्थायी चुंबक रखकर हीरे के बगल में पाइंस और उनकी टीम इन आवश्यकताओं को समाप्त।
"हमारे नए अध्ययन में, हम, इलेक्ट्रॉनों और कार्बन-13 नाभिक के बीच ऊर्जा से मिलान करने के बजाय एक चुंबकीय क्षेत्र के माइक्रोवेव का उपयोग इस प्रकार, चुंबकीय क्षेत्र ताकत और संरेखण पर प्रतिबंध की कठिनाइयों का कुछ को नष्ट करने का उपयोग करने के लिए आसान हमारी प्रौद्योगिकी कर रही है, "राजा ने कहा," हम एक पूरे के रूप में नमूना या पूरी तरह से सफाया द्वारा polarized है परमाणु एनवी केंद्र का ध्रुवीकरण करने के लिए ही बहुत करीब परीक्षण नहीं कर सकता, क्योंकि इसके अलावा, हमारे पिछले अध्ययन में, हम एक ऑप्टिकल माप द्वारा अप्रत्यक्ष रूप से परमाणु ध्रुवीकरण के अस्तित्व अनुमान। एक चुंबकीय क्षेत्र के लिए की जरूरत है, हम अब सीधे एनएमआर द्वारा थोक नमूना मापने के लिए सक्षम हैं।
आलेख में "नेचर कम्युनिकेशंस" में, पाइंस, राजा और अन्य सह-लेखक कहते हैं, इसे प्रभावी ढंग से मौजूदा विनिर्माण तकनीक में एकीकृत किया जा सकता है और इस उपकरण की hyperpolarized हीरा हीरा उच्च सतह क्षेत्र के निर्माण के लिए एक आम ध्रुवीकरण हस्तांतरण प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए मंच।
"हम मौजूदा ध्रुवीकरण हस्तांतरण तकनीक का उपयोग करना चाहते हैं - इस तरह के ठोस और तरल पार ध्रुवीकरण पार छूट के रूप में, या NV सीधे गतिशील परमाणु ध्रुवीकरण परमाणु परिधि केंद्र - अत्यधिक तरल और ठोस परमाणु चुंबकीय वृद्धि होने की प्रतिध्वनि, राजा ने कहा, "यह इस का इस्तेमाल लेजर पाइंस XE-129 ठोस सतहों और तरल हस्तांतरण के ध्रुवीकरण के समक्ष दलील दी ध्रुवीकरण अनुसंधान टीम के लिए स्थानांतरित कर दिया गया है कि ध्यान दिया जाना चाहिए। "हम आधारितप्रकाशिकीएनवी ध्रुवीकरण hyperpolarization प्रौद्योगिकी केंद्र यह जैविक प्रणालियों के पास परिवेश की स्थिति में बनाए रखने की जरूरत सहित किसी भी लक्ष्य अणु को लागू किया जाना चाहिए, और अधिक शक्तिशाली और प्रभावी है। "
एलेक्स पाइंस अनुसंधान दल कमरे के तापमान पर पहला टुकड़ा और किसी भी क्षेत्र के क्रिस्टल अभिविन्यास, हीरा सीटू एनएमआर hyperpolarized कार्बन -13 नाभिक दर्ज की गई।
अलेक्जेंडर पाइंस, शोधकर्ताओं ने एक मनमाना चुंबकीय क्षेत्र के तहत कमरे के तापमान पर पहला टुकड़ा दर्ज की गई है, जिसमें एक अध्ययन और हीरे की क्रिस्टल अभिविन्यास का नेतृत्व किया, बर्कले लैब प्रभाग सामग्री विज्ञान और सीटों की रसायन विज्ञान संस्थान के यूसी बर्कले ग्लेन टी Seaborg प्रोफेसर के एक वरिष्ठ प्रोफेसर है कार्बन -13 एनएमआर में सीटू hyperpolarized नाभिक। कमरे के तापमान पर पारंपरिक एनएमआर / एमआरआई चुंबक के संबंध में प्राप्त hyperpolarized एनएमआर / एमआरआई संकेत संवेदनशीलता आमतौर पर संभव संकेत की बहुलता है कार्बन -13 स्पिन संकेत प्रदर्शन संवेदनशीलता बढ़ाने की भयावहता से अधिक है। इसके अलावा, इस hyperpolarization बल्कि सटीक hyperpolarization हस्तांतरण होने के लिए चुंबकीय क्षेत्र पर भरोसा से, माइक्रोवेव का उपयोग कर हासिल की है।
पाइंस इस अध्ययन के बारे में एक लेख पर "प्रकृति संचार" में प्रकाशित किया गया था इसी लेखक थे। कागज "बगल में राजा शि Zhongguang कमरे के तापमान परमाणु स्पिन hyperpolarization की नाइट्रोजन रिक्ति केंद्र पम्पिंग।" हकदार है अनुसंधान दल JonathanKing पाइंस के एक सदस्य के इस पत्र के पहले लेखक हैं।
लेखकों की रिपोर्ट, एक बड़े विशिष्ट गर्मी संतुलन के बारे में 170,000 गुना है जो शरीर परमाणु स्पिन ध्रुवीकरण का छह प्रतिशत, मनायाएमआरआईसिग्नल वृद्धि। स्पिन hyperpolarization संकेत सीटू एनएमआर जांच में मानक से पता लगाया जा सकता है, नमूना के आगे और पीछे ले जाने की आवश्यकता है, या एक सटीक क्रिस्टल अभिविन्यास नहीं है। लेखक इस नई तकनीक ठोस के लिए कमरे के तापमान पर hyperpolarization संवेदनशीलता को सक्षम होना चाहिए विश्वास करता है और बढ़ाया परिमाण पर एनएमआर पढ़ाई के तरल पदार्थ।
"हमारा निष्कर्ष एनएमआर संकेत के एक काफी वृद्धि में उनके groundbreaking प्रयोग प्राप्त विज्ञान लुसियो फ़्राइडमैन और उनके सहयोगियों के Weizmann संस्थान का एक परिणाम का प्रतिनिधित्व करते हैं, लेकिन यह, माइक्रोवेव के माध्यम से हीरे प्रेरित गतिशील hyperpolarized नाभिक में है नहीं चुंबकीय क्षेत्र और क्रिस्टल उन्मुखीकरण के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता है, "पाइंस ने कहा," एक निष्क्रिय, गैर विषैले, स्रोत को अलग करने के लिए आसान समकालीन एनएमआर / एमआरआई तकनीक है जो किसी भी नमूने की संभावना को सौंप दिया है से कमरे hyperpolarized हीरा खुला एनएमआर / एमआरआई ध्रुवीकरण एक लंबे समय से मांग लक्ष्य है। "
दोनों विशिष्ट और गैर विनाशकारी रासायनिक विशेषताओं रसायन शास्त्र, सामग्री, जीव विज्ञान और चिकित्सा के लिए एक अनिवार्य प्रौद्योगिकी बन गया है सहित क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला में एनएमआर / एमआरआई तकनीक बनाते हैं। हालांकि, इसकी संवेदनशीलता एक निरंतर चुनौती बनी हुई है। एनएमआर / एमआरआई संकेत के एक "स्पिन" कहा जाता है और इलेक्ट्रॉनों नाभिक के आंतरिक क्वांटम गुणों पर आधारित है। एक छोटी सी पट्टी चुंबक रोटेशन एक "ऊपर" या "नीचे" दिशा राज्य के रूप में सौंपा है की तरह इलेक्ट्रॉनों और नाभिक हो सकता है। मजबूत, ध्रुवीकरण की डिग्री उच्च संकेत है कि - एक ही दिशा में एनएमआर / एमआरआई संकेतों बहुमत के परमाणु स्पिन के ध्रुवीकरण पर निर्भर करता है। पाइंस और प्रयास के दशक के बाद अपने शोध टीम, hyperpolarized नाभिक स्पिन करने के तरीकों की एक संख्या विकसित की है। पिछले दो वर्षों में, वे हीरे क्रिस्टल पर ध्यान केंद्रित किया और ऑप्टिकल एक नाइट्रोजन रिक्ति केंद्र में नाइट्रोजन रिक्ति (NV) के केंद्र अशुद्धियों को कहा जाता है और एक साथ मिलकर कर रहे हैं स्वतंत्रता स्पिन कर दिया गया है।
"दो आसन्न कार्बन परमाणुओं में जब शुद्ध हीरे की जाली क्रिस्टल एक नाइट्रोजन परमाणु से भर जाता है, जिनमें से एक दो छेद, छोड़ रहा है, जाली क्रिस्टल से हटा दिया है, और एक नाइट्रोजन रिक्ति पाने के लिए जब अन्य रिक्त धारण कर रहे हैं (NV) में केंद्र, "पाइंस समझाया। इस तरह से यह, नाइट्रोजन परमाणुओं और रिक्तियों के बीच अबाध इलेक्ट्रॉनों दिखाई एक अद्वितीय और स्पष्ट इलेक्ट्रॉन स्पिन ध्रुवीकरण राज्यों का उत्पादन करता है। "
पिछले अध्ययनों में, पाइंस और उनकी टीम को कम तीव्रता चुंबकीय क्षेत्र hyperpolarized नाभिक है, जिसके परिणामस्वरूप पास के कार्बन-13 नाभिक को NV केंद्र इलेक्ट्रॉन स्पिन ध्रुवीकरण संचारित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि पाया। स्पिन हस्तांतरण एनएमआर संकेत बढ़ाने के लिए इस्तेमाल किया गया था अतीत में गतिशील परमाणु ध्रुवीकरण प्रक्रिया को कहा जाता है, लेकिन हमेशा उच्च तीव्रता चुंबकीय क्षेत्र और कम तापमान पर किया जाता है। एक स्थायी चुंबक रखकर हीरे के बगल में पाइंस और उनकी टीम इन आवश्यकताओं को समाप्त।
"हमारे नए अध्ययन में, हम, इलेक्ट्रॉनों और कार्बन-13 नाभिक के बीच ऊर्जा से मिलान करने के बजाय एक चुंबकीय क्षेत्र के माइक्रोवेव का उपयोग इस प्रकार, चुंबकीय क्षेत्र ताकत और संरेखण पर प्रतिबंध की कठिनाइयों का कुछ को नष्ट करने का उपयोग करने के लिए आसान हमारी प्रौद्योगिकी कर रही है, "राजा ने कहा," हम एक पूरे के रूप में नमूना या पूरी तरह से सफाया द्वारा polarized है परमाणु एनवी केंद्र का ध्रुवीकरण करने के लिए ही बहुत करीब परीक्षण नहीं कर सकता, क्योंकि इसके अलावा, हमारे पिछले अध्ययन में, हम एक ऑप्टिकल माप द्वारा अप्रत्यक्ष रूप से परमाणु ध्रुवीकरण के अस्तित्व अनुमान। एक चुंबकीय क्षेत्र के लिए की जरूरत है, हम अब सीधे एनएमआर द्वारा थोक नमूना मापने के लिए सक्षम हैं।
आलेख में "नेचर कम्युनिकेशंस" में, पाइंस, राजा और अन्य सह-लेखक कहते हैं, इसे प्रभावी ढंग से मौजूदा विनिर्माण तकनीक में एकीकृत किया जा सकता है और इस उपकरण की hyperpolarized हीरा हीरा उच्च सतह क्षेत्र के निर्माण के लिए एक आम ध्रुवीकरण हस्तांतरण प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए मंच।
"हम मौजूदा ध्रुवीकरण हस्तांतरण तकनीक का उपयोग करना चाहते हैं - इस तरह के ठोस और तरल पार ध्रुवीकरण पार छूट के रूप में, या NV सीधे गतिशील परमाणु ध्रुवीकरण परमाणु परिधि केंद्र - अत्यधिक तरल और ठोस परमाणु चुंबकीय वृद्धि होने की प्रतिध्वनि, राजा ने कहा, "यह इस का इस्तेमाल लेजर पाइंस XE-129 ठोस सतहों और तरल हस्तांतरण के ध्रुवीकरण के समक्ष दलील दी ध्रुवीकरण अनुसंधान टीम के लिए स्थानांतरित कर दिया गया है कि ध्यान दिया जाना चाहिए। "हम आधारितप्रकाशिकीएनवी ध्रुवीकरण hyperpolarization प्रौद्योगिकी केंद्र यह जैविक प्रणालियों के पास परिवेश की स्थिति में बनाए रखने की जरूरत सहित किसी भी लक्ष्य अणु को लागू किया जाना चाहिए, और अधिक शक्तिशाली और प्रभावी है। "
