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Nuclear magnetic long-lived state relaxation

Description du projet

De nouveaux outils pourraient apporter des prédictions fiables de la durée de vie de la polarisation des spins nucléaires magnétiques

Un avantage majeur de la résonance magnétique nucléaire est la durée de vie relativement longue des états de spin nucléaire excités, qui permettent de mieux comprendre le comportement et le mouvement des substances chimiques. Jusqu’à présent, il n’existait aucune méthode permettant de prédire de manière fiable la durée de vie des états de longue durée, qui peut aller de quelques minutes à plusieurs heures. Par ailleurs, les molécules susceptibles de fonctionner comme des balises à résonance sont recherchées sur la base de conjectures. Le projet NuMagLongRx, financé par l’UE, prévoit de développer des outils de calcul avancés pour faciliter la conception de balises à résonance magnétique capables de préserver la polarisation du spin pendant de nombreuses heures. Tous ces outils seront en source ouverte et accompagnés par de la documentation, des ateliers, des vidéos didactiques, des publications sur les réseaux sociaux et des exemples en ligne.

Objectif

This project will develop computational tools that are critical in pushing forward the science of long-lived states (LLS) and their utilization as magnetic resonance beacons (MRB). The MRB support hyperpolarized nuclear spin order for long times (from few minutes to hours) and can generate enormously enhanced nuclear magnetic resonance (NMR) signals under a specific biochemical or physicochemical stimulus.
Presently, no method exists to reliably predict the LLS lifetimes and the molecules that can function as MRB have been found based only on an educated guess. An algorithm that accurately predicts LLS lifetimes will allow the design of MRB with a specific purpose, and to extend the present record of LLS lifetime to the scale of many hours. The latter will allow MRB to be hyperpolarized in a remote site and transported to the place of use for spectroscopic and imaging investigations.
The computational tools will be disseminated as a free-to-use software package, supported by documentation, workshops, instructional videos, social media posts, and online examples. The package is developed with special attention given to the fact that most of the users will not be experts in computational sciences or theoretical chemistry. The software combines molecular dynamics simulations and quantum chemical calculations in multiscale to produce propagators of the magnetization dynamics. Also, new electronic structure method will be developed to allow the inclusion of all relevant interaction mechanisms. It will include analysis tools to determine the processes and interaction mechanisms that govern LLS relaxation. The software will be experimentally optimized and applied to design MRB that are able to sustain extended LLS lifetimes.

Coordinateur

UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON
Contribution nette de l'UE
€ 212 933,76
Adresse
Highfield
SO17 1BJ Southampton
Royaume-Uni

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Région
South East (England) Hampshire and Isle of Wight Southampton
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 212 933,76