Spectrometer for Dynamic Nuclear Polarization-NMR

动态核极化核磁共振波谱仪

基本信息

  • 批准号:
    501130677
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2021-12-31 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The application is for a DNP unit (Dynamic Nuclear Polarization) and spectrometer console to expand an existing 400 MHz solid-state spectrometer to increase the signal intensity (by a factor of 10 to 40) and thus drastically shorten the measurement times of NMR solid state spectroscopy. This is used for the molecular structure elucidation of solids, such as biomaterials, catalysts and proteins. However, it is characterized by low natural sensitivity and the associated long measurement times of up to several days. The DNP unit applied for is a microwave source (gyrotron) through which a sample located in the NMR magnet is irradiated with microwaves (263 GHz), allowing unpaired electron spins in the sample to be polarized. Interactions between electrons and atomic nuclei allow the electron polarization to be transferred to the nuclei and the nuclear magnetic resonance signal is amplified by two to three orders of magnitude. By intensifying the NMR signals, DNP-NMR spectroscopy enables the structural elucidation of very complex structures with many different functional units as well as the investigation of materials that have a low concentration of natural active centers. At the Chair of Carbon Sources and Conversion, carbon-containing biopolymers (e.g. lignin), surface species on heterogeneous catalysts as well as carbon-containing starting materials (e.g. carbonization products from the recycling of plastics) and carbon-based products (e.g. graphene) are to be investigated using this analytical method. By elucidating the underlying chemical structures, new processes for the use, conversion and production of these materials can be developed and optimized. In the other working groups (utilization share > 10%), the extended analysis method for the structure elucidation of proteins and peptides, of nanocarriers and antibacterial active molecules, of metal-organic equipment compounds, carbon-supported catalysts and nanoscale carbon materials is of extraordinary interest. The proposed DNP unit with control console is to be set up with the existing 400 MHz NMR magnet in the central NMR facility RUBiospek|NMR, whereby established organizational structures as well as the spatial infrastructure can be used. The centralized use of NMR spectrometers has proven itself over the past decades and allows interested groups easy access to the equipment. Since dynamic nuclear polarization enables a drastic reduction in measurement times, it is possible with the help of the proposed DNP unit to process an additional sample volume and offer extended analysis options despite the existing full utilization of the existing solid-state NMR spectrometer.
该应用程序用于DNP单元(动态核极化)和光谱仪控制台,以扩展现有的400 MHz固态光谱仪,以增加信号强度(10至40倍),从而大大缩短NMR固态光谱的测量时间。这是用于固体分子结构的解析,如生物材料,催化剂和蛋白质。然而,它的特点是自然灵敏度低,相关的测量时间长达数天。申请的DNP单元是一个微波源(回旋管),通过该微波源,位于NMR磁体中的样品被微波(263 GHz)照射,从而使样品中的未成对电子自旋被极化。电子和原子核之间的相互作用允许电子极化转移到原子核,并且核磁共振信号被放大两到三个数量级。通过增强NMR信号,DNP-NMR光谱能够对具有许多不同功能单元的非常复杂的结构进行结构解析,以及对具有低浓度天然活性中心的材料进行研究。在碳源和转化的主席,含碳生物聚合物(如木质素),非均相催化剂上的表面物种以及含碳起始材料(如塑料回收的碳化产物)和碳基产品(如石墨烯)将使用这种分析方法进行研究。通过阐明潜在的化学结构,可以开发和优化这些材料的使用,转化和生产的新工艺。在其他工作组(利用率> 10%)中,用于蛋白质和肽、纳米载体和抗菌活性分子、金属有机设备化合物、碳载催化剂和纳米碳材料的结构解析的扩展分析方法特别令人感兴趣。建议的带有控制台的DNP装置将在RUBiospek中心NMR设施中使用现有的400 MHz NMR磁体进行安装|核磁共振,从而建立组织结构以及空间基础设施可以使用。核磁共振波谱仪的集中使用在过去的几十年中已经证明了自己,并允许感兴趣的团体轻松访问设备。由于动态核极化能够大幅减少测量时间,因此在建议的DNP单元的帮助下,可以处理额外的样品体积并提供扩展的分析选项,尽管现有的固态NMR光谱仪已经得到充分利用。

项目成果

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知道了