フィールドジャンプを用いる新しいチャープパルス磁気共鳴測定法

使用场跳跃的新型啁啾脉冲磁共振测量方法

基本信息

批准号：
15655009
负责人：
加藤立久
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Josai University (2004)Okazaki National Research Institutes (2003)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15655009/
关键词：
フィールドジャンプチャープパルス磁気共鳴分光 N@C_<60>

项目摘要

磁気共鳴分光法では励起電磁波のパルス化によるフーリエ変換測定法が主流である。従来の方法論は、スピンを制御するために強いパルス電磁波で電子スピンを強引に"引き倒す"というものである。一方、時間依存の非断熱遷移理論で、励起電磁波の瞬間中心周波数を変化させるパルス(チャープパルス)を用いることにより数桁小さなパルス強度で遷移確率0.5(π/2パルス)や1.0(πパルス)を実現できるというエレガントな予言がなされた。(K.Nagaya et al., J.Chem.Phys., 117,9588(2002).)この理論予言を磁気共鳴分光法で確認すべく、フィールドジャンプ測定法を計画した。中村宏樹教授理論グループと共同研究から、磁場、遷移電磁波周波数、変形チャープに関するパラメータの妥当な数値範囲を見当付けた。しかし実験的に実現するためには幾つかの問題点が予想された。系のコヒーレンスが保たれている間に変形チャープを実現するために、高速磁場変化を達成すること、チャープ操作の時間間隔より長い寿命を持つ最適な試料の選択することである。半古典的二準位ベクトルモデルにチャープパルス効果を考慮したシミュレーションを実行し、現実系におけるパルス電源の発生するノイズやリンギング信号が系のコヒーレンスをどれくらい乱すかを知るために行った。研究代表者が平成16年度から城西大学へ異動したため、実際の実験パラメータ検証のために分子科学研究所に出張した。また長い寿命を持つ最適な試料として窒素原子内包フラーレンN@C_<60>を用いることに決定し、試料精製のために高速液体クロマトグラフを城西大学で立ち上げ、平成16年度内に完了した。その結果N@C_<60>の電子スピン緩和時間はT_1、T_2共に数十msecと驚異的に長く、フィールドジャンプによるチャープパルス電子スピン共鳴測定が実現可能であると結論できた。

在磁共振光谱中，傅立叶变换测量是脉冲激发电磁波的主流方法。常规方法涉及强行“拉动”具有强脉冲电磁波的电子自旋以控制自旋。另一方面，与时间有关的非绝热过渡理论做出了一个优雅的预测，即通过使用脉冲（CHIRP脉冲）改变激发电磁波的瞬时中心频率，即可以用较小的数量较小的脉冲强度来实现0.5（π/2脉冲）和0.5（π/2脉冲）和1.0（π脉冲）的过渡概率。（K. Nagaya等，J。Chem。Phys。，117,9588（2002）。）计划使用磁共振光谱法确认这一理论预测。从与Nakamura Hiroki理论组的联合研究中，我们发现了与磁场，过渡电磁波频率和变形chiRP相关的参数的合理数值范围。但是，可以预期有一些问题可以通过实验实现。为了在保持系统的连贯性时达到变形的呼叫，它是为了实现高速磁场变化，并选择寿命比Chirp操作的时间间隔更长的最佳样本。考虑到CHIRP脉冲效应，对半古典的两级矢量模型进行了仿真，并找出脉冲电源在真实系统中产生的噪声和响铃信号扰乱了系统的连贯性。首席研究员于2004年转移到Josai大学，因此他前往分子科学研究所以验证实际的实验参数。此外，决定使用含氮的富勒烯n@c_ <60>作为最佳样本，寿命很长，在Josai大学发射了高性能的液态色谱仪进行样品纯化，并在2004年完成。结果，n@c_@c_@c_@c__@c_@c_@c_@c_@c_@c_@complons ands的splosion splose是@@的。得出结论，可以实现通过场跳的刺耳的脉冲电子自旋共振测量。