Magnetyczny rezonans jądrowy (NMR) jest stosowany w wielu dziedzinach nauki, od chemii analitycznej po diagnostykę medyczną. Umożliwia analizę struktur nawet bardzo złożonych cząsteczek. Ograniczeniem w stosowaniu tej techniki jest jej niska czułość.

Naukowcy starają się zwiększyć czułość tej metody, a jednym z najbardziej obiecujących sposobów jest wykorzystanie unikalnych właściwości cząsteczek wodoru – informuje Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN).

Wzmocnić sygnały NMR może metoda zwana polaryzacją indukowaną parawodorem. Wykorzystuje ona unikalną właściwość jednego z izomerów wodoru.

Cząsteczka wodoru może występować w dwóch formach: ortowodoru (o-H2), z dwoma spinami zorientowanymi w tym samym kierunku, oraz parawodoru (p-H2), z dwoma spinami zorientowanymi w przeciwnym kierunku. W pewnych warunkach jej sygnał objawia się jako częściowo ujemna linia (PNL). Natura zjawiska PNL pozostawała dotąd niewyjaśniona.

Procedurę, która może być wykorzystana do generowania sygnałów PNL, opracowała grupa prof. Tomasza Ratajczyka z IChF PAN we współpracy z naukowcami z Instytutu Chemii Fizycznej Uniwersytetu Technicznego w Darmstadt i Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego.

W artykule w Angewandte Chemie badacze opisali warunki niezbędne do generowania sygnału PNL. Naukowcy odkryli, że pojawienie się sygnału PNL jest związane z procesami chemicznymi zachodzącymi podczas wstępnej aktywacji katalizatora. Używając kilku rozpuszczalników, udowodnili, że PNL jest lepiej widoczny, gdy proces aktywacji jest wolniejszy.

Przedstawione badania określiły, jakie warunki są potrzebne do łatwego wywołania efektu PNL. Zauważyli, że efekt jest obecny tylko podczas początkowego etapu hiperpolaryzacji i zanika wraz z postępem wydajności hiperpolaryzacji. Nietypowy i niespotykany sygnał podczas badań NMR może być kluczowym punktem badań.

„Zrozumienie warunków jakie są konieczne, w których efekt PNL można zaobserwować w powtarzalny sposób, ułatwi dokładniejsze zrozumienie podstawowych aspektów mechanizmów SABRE, kluczowych dla skutecznej hiperpolaryzacji układów biologicznych" – ocenił cytowany w materiale prasowym prof. Ratajczak.

Wodór może być wykorzystywany do badania wielu związków. Znajduje zastosowanie nawet w biomedycynie. Niektóre aspekty chemii wodoru wciąż pozostają tajemnicą, a jego właściwości mogą być zaskakujące.

Naukowcy pokazują, jak ważne jest zachowanie ciekawości, nawet w przypadku rzeczy, które pozornie są dobrze poznane, choćby takich jak wodór – podsumowano na stronie instytutu, gdzie podano szczegółowe informacje o odkryciu.

Nauka w Polsce

kol/ bar/