Projektbeschreibung
Bahnbrechendes Verfahren könnte Empfindlichkeit der Kernspinresonanz um das 10 000-fache steigern
Die Kernspinresonanz, mit der die komplexen Molekülstrukturen der Materie aufgezeichnet werden können, hat weitreichende Anwendungen in einer Vielzahl wissenschaftlicher Bereiche. Die Empfindlichkeit ist jedoch relativ gering, da die Wechselwirkung zwischen Kernspins und dem angelegten Magnetfeld viel schwächer ist als die thermische Energie bei Raumtemperatur. Das EU-finanzierte Projekt HypFlow zielt darauf ab, die Empfindlichkeit dieser spektroskopischen Methode durch den Einsatz der auflösungsdynamischen Kernpolarisation weiter zu erhöhen. Um eine stärkere Polarisierung der Kernspins zu erreichen, werden die Forschenden flüssige Kernspinresonanzproben in einem gepulsten Kühl- und Durchflusspolarisator mit dynamischer Kernpolarisation einfrieren. Die Proben schmelzen dann und fließen zum Spektrometer, wo sie wiederholt rezirkulieren. Das vorgeschlagene Verfahren könnte die Empfindlichkeit der Kernspinresonanz um das 10 000-fache steigern.
Ziel
Nuclear magnetic resonance (NMR) has become a well-established and versatile tool in numerous fields of research and in industry, but features a relatively low sensitivity which prevents solving today’s most pressing challenges in modern science.
Hyperpolarization by dissolution dynamic nuclear polarization (dDNP) provides a partial solution by enhancing sensitivity 10’000-fold. However, hyperpolarized solutions are available only once (single-shot), and are contaminated and diluted. This is incompatible with most NMR experiments, except for some niche applications.
HypFlow will reach the ground-breaking overall aim of providing inexhaustible (multi-shot) and pure (unpolluted and undiluted) hyperpolarization, thus truly compatible with NMR by:
1) designing and building a pulsed-DNP freeze&flow polarizer,
2) integrating the use of hyperpolarizing matrices with polarized electrons, and
3) validating multi-scan applications in metabolomics, drug discovery, and chemistry.
Liquid NMR samples will freeze in the HypFlow system where high levels of polarization will be generated, will then melt and flow toward the spectrometer, and will recirculate repeatedly. This will offer, for the first-time, inexhaustible and pure hyperpolarization with a 10’000-fold boost in sensitivity.
The PI has a unique combined leading expertise in most recent instrumental, methodological and chemical developments in dDNP that will empower him to tackle the scientific challenges of HypFlow.
HypFlow will deepen the fundamental scientific knowledge of nuclear and electron spin polarization generation, transfer, and relaxation phenomena. It will enable detection of hyperpolarized samples in a fully compatible way with a broad range of NMR applications, radically transforming and democratizing the practice of hyperpolarized NMR in research laboratories and industries.
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2021-COG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
69622 Villeurbanne Cedex
Frankreich