不同耦合构型多自旋体系单重态制备效率研究

核自旋单重态是一种特殊的量子态,其存在寿命能远长于纵向弛豫时间(T1),能够被用于研究分子之间的慢扩散和慢运动等动力学过程.单重态的制备是其能成功应用的关键.目前文献中报道了多种制备单重态的方法,这些方法主要适用于孤立的两自旋体系,当单重态所涉及的核自旋受到其它自旋的耦合作用时,单重态的制备效率往往会降低.本文以三自旋体系为例,研究了不同耦合构型下单重态的制备效率受非单重态自旋耦合的影响,模拟结果表明当单重态自旋由弱耦合逐渐变为强耦合时,单重态的制备效率会在单重态自旋与非单重态自旋的耦合呈现对称性时保持一定的稳定性,此特性能够为复杂体系中选择合适的自旋制备单重态提供参考.我们利用N-乙酰-L-天门冬氨酸(NAA)分子的三个质子组成的自旋体系实验验证了以上结论,通过调节NAA分子的酸碱度,所选的三自旋体系能从弱耦合向强耦合转变,实验结果表明:当三自旋中单重态自旋处于强耦合时,单重态的制备效率明显高于弱耦合时的效率.

用于指导仲氢诱导核极化状态保存的己烯分子中五自旋的单重态制备和寿命研究

仲氢诱导核极化(PHIP)技术能极大地增强核磁共振(NMR)信号的灵敏度,已被应用于磁共振成像、原位化学反应监测等领域.除了不断提高不同分子极化后的灵敏度外,延长和保存高极化度状态对PHIP技术的应用也至关重要,其中将极化后的状态制备成核自旋单重态是目前被研究较多的一种方法.本文以能被PHIP技术极化的己烯分子为研究对象,通过设计优化控制脉冲,对分子中的一个五自旋体系进行操控,制备了多种核自旋单重态,结果表明:己烯分子的碳-碳双键上存在三种不同的核自旋单重态,它们的寿命均长于仲氢极化后产生的初始态的寿命,可以作为延缓极化度衰减的一种中间态;通过对比单重态的寿命与相应自旋的纵向弛豫时间发现,将极化后己烯的状态转化为纵向磁化可能也是一种保存极化度的有效方法.

三种脉冲序列制备核自旋单重态效率的比较

核自旋单重态的制备和检测在化合物分子的相关分析中具有重要的应用价值和广阔的应用前景.本文以三肽分子AGG(Ala-Gly-Gly)中两个质子构成的一组孤立的自旋耦合体系为研究对象,利用三组基于不同原理的脉冲序列,分别对该体系制备了核自旋单重态;并分别测定和比较了三种方法制备核自旋单重态的效率及其寿命.研究结果表明,对于同一分子的同一自旋耦合体系中的质子,使用不同的脉冲序列制备得到的核自旋单重态的寿命并不会有明显差异,但基于不同脉冲制备核自旋单重态的效率差异相对较大.

三自旋体系核自旋单重态的制备与单重态二维谱的实现

核自旋单重态是一种特殊的自旋状态,其寿命远长于相应自旋的横向和纵向弛豫时间,能够被用于研究分子的慢扩散、慢运动、特征信号选择等过程.目前单重态的研究主要集中于孤立的两自旋体系.而本文以N-乙酰基天冬氨酸(NAA)分子中由亚甲基和次甲基的三个氢原子核构成的三自旋体系为研究对象,将亚甲基中的两个氢核制备成单重态.利用优化控制和数值计算方法,分别设计了包含和不包含次甲基氢核耦合的单重态制备脉冲,结果发现,不考虑次甲基氢耦合设计的优化脉冲,其在实际三自旋体系中的单重态制备效率会显著下降.另外,我们以单重态为起点,实现了针对次甲基和亚甲基的信号选择COSY谱和NOESY谱,结果表明基于单重态的二维谱能够有效避免谱峰重叠现象,提高谱图分辨率,并有助于提高分子结构解析的准确性.

三自旋体系长寿命核自旋单重态的制备

长寿命核自旋单重态的寿命(T_S)可以长于常规的纵向弛豫时间(T_1),基于这个独特的优势,长寿命核自旋单重态具有较好的应用价值.本文对已有脉冲序列进行了改进,给出了适用于任意三自旋弱耦合体系长寿命核自旋单重态制备的参数计算方法,发现在同一个三自旋体系内核自旋单重态具有多种不同比例系数组合的形式,并以丙烯酸为例制备出了两种长寿命核自旋单重态,实验上观察到不同的核自旋单重态的寿命存在差异,另外我们还探究了温度对丙烯酸核自旋单重态寿命的影响.

核自旋单重态的制备及其转化效率和寿命的影响因素分析

长寿命核自旋单重态(LLS)因具有寿命较长这一特性而具有广泛的应用前景.本文在一个三肽样品(alanylglycylgcine,AGG)的水溶液中,对结构中离手性碳较远的二自旋体系进行核自旋单重态的制备,并探究了样品浓度、温度、射频发射中心位置、自旋体系之间的J耦合常数,以及磁场不均匀性五个因素对LLS的转化效率及其寿命的影响.实验结果表明,核自旋单重态的转化效率和寿命均不受样品浓度以及磁场不均匀性的影响.寿命会随实验温度的升高不断增加,转化效率随温度的下降而减小.射频中心位置在小范围内变化时,核自旋单重态制备所受影响不明显;但当变化较大时,其转化效率与寿命明显减小.同时,核自旋单重态对J耦合的变化则比较敏感,当J值选择不精准时,转化效率及寿命都出现明显降低.

铁磁/超导多层结构中的自旋三重配对

通过自洽求解Bogoliubov-de Gennes方程研究了具有非共线界面磁矩的铁磁-超导-铁磁多层结构中的自旋三重配对,发现非共线磁矩可以在界面区域引起一个自旋倒易散射。该散射能够将超导体中的自旋单重对转化为铁磁体中自旋相同的三重对。当超导两侧铁磁体的磁矩结构对称时,自旋相同的三重对可以分别在超导和铁磁区域的局域态密度中引起一个尖锐的零能电导峰。当铁磁体的磁矩反对称时,两侧铁磁体之间将会发生交错Andreev反射并形成自旋单重对,从而在局域态密度的零能电导峰中心产生一个明显的凹陷。局域态密度的这些特征可以通过实验测量微分电导谱加以验证。

具有对称和反对称超交换相互作用的一维spin-Peierls系统的基态行为

采用Lanczos数值计算方法研究了具有Dzyaloshinskii- Moriya(DM)相互作用和Kaplan -Shekhtman -Entin Wohlman Aharony(KSEA)相互作用的一维spin -Peierls(s- P)系统的基态行为 .计算结果发现KSEA相互作用总是不利于系统二聚化 ,并且它还影响DM相互作用对系统二聚化的贡献 ,甚至可以抵消其作用 ;在某些特定条件下 ,KSEA和DM的共同作用可以破坏系统的二聚化基态而转化为均匀基态 .