Description du projet
Une technique révolutionnaire permettrait de multiplier par 10 000 la sensibilité de la RMN
La résonance magnétique nucléaire (RMN), utilisée pour cartographier les structures moléculaires complexes de la matière, trouve des applications très étendues dans un large éventail de domaines scientifiques. Sa sensibilité est toutefois relativement limitée car l’interaction entre les spins nucléaires et le champ magnétique appliqué est beaucoup plus faible que l’énergie thermique à température ambiante. Le projet HypFlow, financé par l’UE, entend utiliser la polarisation nucléaire dynamique par dissolution (d-DNP) pour améliorer la sensibilité de cette méthode spectroscopique. Afin d’obtenir des niveaux plus élevés de polarisation des spins nucléaires, les chercheurs congèleront des échantillons RMN liquides dans un polariseur «freeze-and-flow» (congélation et écoulement) DNP. Ce dispositif fera fondre les échantillons, qui s’écouleront vers le spectromètre et recirculeront en boucle. La technique proposée permettrait de multiplier par 10 000 la sensibilité de la RMN.
Objectif
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.
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2021-COG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
69622 Villeurbanne Cedex
France