PulsedDNP: faire progresser la sensibilité RMN au-delà du DNP à ondes continues – PulsedDNP

PulsedDNP présente une proposition de recherche qui révolutionnera de nombreuses applications de la résonance magnétique nucléaire (RMN) en faisant progresser la technique de polarisation nucléaire dynamique (DNP), une puissante méthode pour augmenter la sensibilité qui permet une réduction significative à la fois du temps et du coût de la mesure. Par exemple, un gain d’un facteur 200 permettra de réaliser en moins de 15 minutes avec la DNP, une expérience de RMN qui aurait autrement duré un an, pour des spectres de même qualité.
La spectroscopie RMN est une technique non invasive qui peut fournir des structures de résolution atomique à la fois de molécules biologiques et de matériaux inorganiques. Malgré son grand succès, la spectroscopie RMN est souvent limitée par sa faible sensibilité intrinsèque. La recherche d'une plus grande sensibilité afin d'économiser du temps et des coûts de mesure, permettant de réaliser des expériences avec de plus petites quantités d'échantillons, est une préoccupation constante dans tous les domaines de la RMN, allant des sciences des matériaux à la RMN des biomolécules, ainsi que l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Bien que la sensibilité de la RMN puisse être améliorée en utilisant la DNP à ondes continues, la technologie actuelle souffre de facteurs de gain qui diminuent lorsque les champs magnétiques externes augmentent. PulsedDNP présente des approches pionnières qui permettront de surmonter cette limitation critique.
1. Développement d'un pont hyperfréquence pulsé pour permettre des expériences de DNP pulsée à des champs magnétiques élevés.
2. Introduire la spectroscopie de résonance magnétique électronucléaire (ENMR), une nouvelle génération de technique de RMN qui permet à la fois une grande sensibilité et une résolution élevée à des champs élevés
3. Construction d'un spectromètre EPR à haute fréquence pour caractériser et optimiser les agents polarisants afin d'améliorer les performances de la DNP.
Ces développements de méthodes et d'instruments seront systématiquement appliqués à l'étude des metal-organic frameworks (MOF). La littérature récente a montré que l'incorporation de centres métalliques sur ou dans les MOF a, de manière surprenante, abouti à une sélectivité de près de 100 % et à une conversion catalytique efficace du CO2 en groupes alcooliques. Néanmoins, la chimie de coordination associée à l'augmentation des activités catalytiques n'a pas été entièrement comprise en raison du manque d'informations structurelles et chimiques disponibles sur les sites actifs. En effet, il est difficile de caractériser ces sites actifs car les centres métalliques sont trop petits pour être sondés par d'autres méthodes spectroscopiques conventionnelles. Nous prévoyons que l'approche combinée DNP-RMN/RPE pulsée contournera ces problèmes et fournira de nouvelles informations qui aideront à concevoir des MOF plus robustes destinés à des applications industrielles.
En conclusion, la DNP pulsée devrait ouvrir de nouvelles voies dans l'étude de la science des matériaux, des molécules biologiques et des techniques d'imagerie, c'est-à-dire tous les domaines où la résonance magnétique peut apporter un éclairage approfondi sur la matière à l’échelle atomique.