STTR Phase I: Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy at Low Magnetic Fields

STTR 第一阶段:低磁场核磁共振波谱

基本信息

  • 批准号:
    2014924
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-10-01 至 2022-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Technology Transfer (STTR) Phase I project will develop a novel method for chemical analysis using nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy at moderate and low magnetic field strengths. A major cost and physical limitation of NMR spectroscopy is the high-field magnet typically required. Although high-field instruments face competition from smaller benchtop-sized instruments, now a $120 million segment of the $1.25 billion NMR market, these moderate-field devices have lower performance, high cost, and lack portability. This project will address these challenges by exploring a new method designed to work in weaker, different magnetic fields produced with cheap, light, portable magnets. This will bring down the cost and expand the NMR market in a broader range of applications in petroleum exploration, refining, and chemical manufacturing; and potentially smaller educational institutions such as high schools. The intellectual merit of this project is the development of the physical theory behind a new form of NMR spectroscopy and its testing in moderate-field benchtop spectrometers, as well as in low-field regimes where spectroscopic information is currently impossible to acquire. This is made possible by a recently discovered phenomenon called "spin-lock induced crossing" (SLIC), which measures how the system responds to a small rotating magnetic field rather than a strong static field. One goal will be to expand the theoretical understanding of SLIC in order to predict and analyze the unconventional spectra it produces. Other experimental tasks will include exploring the physical specifications necessary for spectrometers to use the technique, evaluating the method's performance compared to conventional NMR spectroscopy, creating a dictionary of low-field spectra for common chemicals, and developing methods for automatic analysis and interpretation of the spectra. The results will be used to develop software for implementing the method on current benchtop instruments and will also provide a basis for the design and translation of low-field spectrometers based solely on these methods.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个小型企业技术转让(STTR)第一阶段项目将开发一种在中低磁场强度下使用核磁共振(核磁共振)光谱进行化学分析的新方法。核磁共振波谱的一个主要成本和物理限制是通常需要的高场磁铁。虽然高场仪器面临来自较小台式仪器的竞争,但这些中场设备性能较低、成本较高且缺乏便携性,目前在12.5亿美元的核磁共振市场中占1.2亿美元的份额。该项目将通过探索一种新的方法来应对这些挑战,该方法旨在利用廉价、轻便的便携磁铁产生的较弱、不同的磁场。这将降低成本,并在石油勘探、炼油和化工制造等更广泛的应用中扩大核磁共振市场;可能还有规模较小的教育机构,如高中。该项目的智力价值在于发展了一种新形式的核磁共振光谱学背后的物理理论,并在中场台式光谱仪以及目前无法获得光谱信息的低场区域进行了测试。这要归功于最近发现的一种名为“自旋锁定感应交叉”(SLIC)的现象,该现象测量的是系统对小的旋转磁场而不是强的静电场的反应。一个目标将是扩大对SLIC的理论理解,以便预测和分析它产生的非常规光谱。其他实验任务将包括探索光谱仪使用这项技术所需的物理规范,评估该方法与传统核磁共振光谱学相比的性能,创建常见化学品的低场光谱词典,以及开发自动分析和解释光谱的方法。结果将用于开发在当前台式仪器上实施该方法的软件,并将为仅基于这些方法的低场光谱仪的设计和翻译提供基础。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Homonuclear J-coupling spectroscopy using J-synchronized echo detection
使用 J 同步回波检测的同核 J 耦合光谱
  • DOI:
    10.1016/j.jmr.2022.107244
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    DeVience, Stephen J.;Rosen, Matthew S.
  • 通讯作者:
    Rosen, Matthew S.
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