基于原子磁力计的超低场激光探测NMR研究

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基本信息

项目摘要

The state of the art of the NMR and MRI devices has several problems, such as low efficiency radio-frequency coil probes, seriously dependent on the superconducting magnet, unable to analyze samples containing ferromagnetic elements. This project employs the method of laser-detected NMR, using an atomic magnetometer as the NMR probe for magnetic field,not only solved above problems, but also has the advantages of small size and low power consumption, making it possible to realize low cost and portable NMR and MRI devices. Present laser-detected NMR uses spin-exchange relaxation free (SERF) magnetometer mostly, whose high working temperature and being spatially near from the NMR samples, would change the samples' relaxation characteristics and large polarization loss due to the slow sample delivering between the polarization and detection regions. Aiming to solve the two problems, our project uses the homebuilt nonlinear magneto-optical rotation (NMOR) magnetometer working near room temperature, through a specially designed adiabatic sample tranporting equipment and coresponding controlling pulse sequence, minishing the polarization loss in the sample transmit process due to the remotely settled polarization magnet and magnetometer probe and developing more sensitive laser-detected NMR spectrometer. With 13C labelled ethanol as the sample, high resolution J-coupling spectroscopy will be obtained. The laser-detected NMR plan described here, can imporve the resolution of ultralow field even zero field NMR, obtaining long range J-coupling spectra in absence of Zeeman interaction and thus the informations on the fine structure of sample molecules.
当前NMR与MRI仪器存在射频线圈探测效率低、对超导磁体严重依赖、不能用于分析含铁磁性元素样品等问题。本项目采用基于原子磁力计的激光探测NMR方法,利用原子磁力计作为NMR磁探头,不但可解决上述问题,还具有体积小、功耗低等优点,可望实现成本低廉且便携式的NMR与MRI仪器。已有激光探测NMR多采用SERF原子磁力计,它工作温度高,影响样品弛豫,且样品传输较慢,导致其极化度损失较多。本项目针对这两个问题,利用自主研制的具有近室温工作原子探头的NMOR磁力计,并设计样品绝热传输装置与相应控制脉冲序列,降低NMR样品在预极化区与探测区传送时的极化度损失,研制出更灵敏的激光探测NMR谱仪;并用同位素13C标记乙醇等作为样品,获取高分辨率的J耦合谱。本项目实现的激光探测NMR方案,将进一步提高超低场或零场J耦合谱的分辨率,有望取得长程J耦合相互作用谱,获取样品分子的精细结构信息。

结项摘要

当前NMR 与MRI 仪器存在射频线圈探测效率低、对超导磁体严重依赖、不能用于分析含铁磁性元素样品等问题。本项目采用基于原子磁力计的激光探测NMR 方法,利用原子磁力计作为NMR 磁探头,不但可解决上述问题,还具有体积小、功耗低等优点,可望实现成本低廉且便携式的NMR 与MRI 仪器。已有激光探测NMR 多采用SERF 原子磁力计,它工作温度高,影响样品弛豫,且样品传输较慢,导致其极化度损失较多。本项目针对这两个问题,利用自主研制的具有近室温工作原子探头的NMOR 磁力计,并设计了样品绝热传输装置与相应的控制脉冲序列,降低NMR 样品在预极化区与探测区传送时的极化度损失,研制了更灵敏的激光探测NMR 谱仪;并用同位素13C 标记乙醇等作为样品,获取了高分辨率的J 耦合谱。本项目实现了激光探测NMR 方案,进一步提高了超低场或零场J 耦合谱的分辨率,得到了甲醇分子与乙醇分子的J耦合相互作用谱,测量得到了甲醇分子的J耦合常数为140.1 Hz,乙醇分子的J耦合常数为210.1 Hz,谱分辨率小于0.2Hz,可用于基于超低场或零场J 耦合谱的分子结构分析。

项目成果

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其他文献

平行线偏光激发CPT共振方案实验研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    物理学报
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    --
  • 作者:
    杨晶;刘国宾;顾思洪
  • 通讯作者:
    顾思洪
高灵敏度原子磁力计研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘国宾;孙献平;顾思洪;冯继文;周欣
  • 通讯作者:
    周欣

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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