Approches supramoléculaires pour l'hyperpolarisation du spin photoinduite – SUPRAHYP

Les techniques de résonance magnétique, telles que la résonance magnétique nucléaire (RMN), la résonance paramagnétique électronique (RPE) et leurs variantes d'imagerie (par exemple l'IRM), sont largement utilisées dans la recherche, l'industrie et la médecine diagnostique. Cependant, elles présentent toutes un inconvénient majeur : leur faible sensibilité. L'hyperpolarisation des spins représente une approche prometteuse pour surmonter cette limitation de la sensibilité. Dans le cadre des expériences d'hyperpolarisation en RMN, comme la DNP, l'hyperpolarisation est souvent obtenue en transférant la polarisation du spin des électrons aux noyaux. Les expériences classiques de DNP sont restreintes par les différences de population de Boltzmann, mais il est évident que des améliorations de signal beaucoup plus importantes peuvent en principe être obtenues en utilisant la polarisation photoinduite du spin des électrons.

Avec le travail proposé, nous contribuerons au domaine de l'hyperpolarisation des spins en développant de nouveaux protocoles expérimentaux pour un transfert efficace de la polarisation photoinduite du spin des électrons vers les noyaux. Pour élucider des détails mécanistiques fondamentaux, nous travaillerons avec des systèmes modèles hautement modulaires composés d'un chromophore organique et d'un radical stable, et nous étudierons leurs propriétés optiques et magnétiques à l'aide de plusieurs techniques spectroscopiques complémentaires. L'état triplet du chromophore, généré lors de la photoexcitation, servira de source de polarisation du spin des électrons. La formation du triplet du chromophore et les processus secondaires associés seront étudiés par spectroscopie UV-vis transitoire, tandis que les techniques RPE et RMN transitoires seront utilisées pour détecter et quantifier la génération de la polarisation du spin électronique et son transfert vers les spins nucléaires.

L'établissement de relations structure-fonction nécessite des structures clairement définies et la possibilité d'apporter des modifications systématiques aux structures moléculaires. Les atouts de la chimie supramoléculaire permettent d'atteindre cet objectif. La modularité de cette approche nous permettra également de tester un grand nombre de combinaisons chromophore-radical et de conditions, dans le but d'optimiser la génération et le transfert de la polarisation des spins électroniques. Ce travail ouvrira la voie à la conception rationnelle de nouveaux agents de transfert de polarisation pour l'hyperpolarisation de spin et au développement de nouveaux protocoles expérimentaux pour l'amélioration du signal dans les expériences de RPE et de RMN.