Design and application of robust rf pulses for toroid cavity NMR spectroscopy
我们提出了强大的射频（rf）脉冲，容忍的因素，在B1场的不均匀性，显着提高了潜在的环形腔谐振器的NMR光谱应用。基于最优控制理论，采用梯度上升脉冲工程（GRAPE）算法对点到点（PP）和酉旋转（UR）脉冲进行了激励、反演和重聚焦优化。此外，应用于绝热BIR-4 UR脉冲方案的优化参数化（OP）算法实现了超短（50微秒）脉冲，与标准实现相比具有可接受的性能。OP还发现了一类新的非绝热脉冲形状，在BIR-4框架内具有改进的性能。然而，没有一个OP-BIR 4脉冲与更普遍优化的UR脉冲竞争。新脉冲的优点在模拟和实验中得到了证明。特别是，这里提出的DQF COSY结果代表了使用环形探针的2D NMR光谱的第一个实施。
2010-11-29 physics.chem-ph quant-ph
A continuous approach to Floquet theory for pulse-sequence optimization in solid-state NMR
我们提出了一个框架，使用连续的频率空间来描述和设计固态NMR实验。该方法是类似于既定的Floquet治疗NMR，但不限于周期性哈密顿，并允许设计的实验中的一个相反的方式。该框架基于连续傅立叶空间上的扰动理论，这导致有效的，即，与时间无关的哈密顿量它允许从作为自旋系统参数的函数的期望的有效哈密顿量的脉冲方案的反向计算。作为一个例子，我们展示了如何从所需的化学位移偏移行为的序列中的反射镜实验中的RF辐射回计算。
2022-07-12 physics.chem-ph quant-ph
Bridging DNP and MAS NMR dipolar recoupling -- from static single crystal to spinning powders
本文提出一种基于简单形式体系的方法，证明单晶静态样品优化可简化旋转粉末实验设计，且脉冲序列可在不同波谱学间互换，并据此设计了基于 PLATO 的超宽带异核固态 NMR MAS 偶极重耦合与交叉极化实验。
2025-01-30 physics.chem-ph
The Fantastic Four: A plug 'n' play set of optimal control pulses for enhancing nmr spectroscopy
我们提出了高度鲁棒的，基于最佳控制的整形脉冲，旨在取代给定脉冲序列中的所有90°和180°硬脉冲，以提高性能。特别注意确保脉冲可以简单地以一对一的方式取代原始硬脉冲，而不对现有序列进行任何额外的修改。因此，每个核的四个脉冲的集合由相同持续时间的90°和180°点对点（PP）和万向旋转（UR）脉冲组成。这些1 ms脉冲在20 kHz（1H）和35 kHz（13 C）的谐振偏移上提供均匀的性能，并容许（+/-）15%（1H）和（+/-）10%（13 C）的相当大的射频（RF）不均匀性/误校准，使它们特别适合于小到中等大小分子的NMR（对于其，脉冲期间的弛豫效应可忽略不计）在600 MHz的可获得的和广泛使用的谱仪场强度下进行。传统的硬脉冲序列的实验性能被证明是大大提高，通过将新的脉冲，每组被称为神奇四侠（Fanta 4）。
2012-09-01 physics.chem-ph quant-ph
Nutation-Based Longitudinal Sensing Protocols for High-Field NMR With Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond
针对特斯拉级高场下NV-NMR快速脉冲序列难以驱动的问题，提出DRACAERIS协议以低拉比频率检测纵向磁化，经分析其抗脉冲缺陷和失谐效应更优，且确定了可行实验参数。
2024-04-16 physics.chem-ph quant-ph
Broadband Impulsive Stimulated Raman Scattering based on a Chirped Detection
在脉冲受激拉曼散射中，由飞秒拉曼脉冲相干激发的振动振荡被实时监测，并在时间延迟的探测脉冲的传输中作为强度调制被读出。重要的是，为了检索宽带拉曼光谱，需要对拉曼脉冲和探测脉冲之间的时间延迟进行精细采样，使得常规ISRS对于探测不可逆现象和/或弱散射体无效，所述弱散射体通常需要长的采集时间，其中信噪比关键地取决于脉冲注量和重叠稳定性。为了克服这些限制，在这里，我们介绍了基于啁啾脉冲受激拉曼散射（CISRS）技术。具体而言，我们将展示如何引入啁啾的探测脉冲可以利用记录拉曼信息，而无需扫描拉曼探测脉冲延迟。然后，我们用几个例子实验演示了如何使用所介绍的方案来测量拉曼光谱。
2019-11-27 physics.chem-ph
Controlling Effective Hamiltonians: Broadband Pulsed Dynamic Nuclear Polarization by Constrained Random Walk and Non-linear Optimization
本文提出结合约束随机游走与品质因数优化的方法，用于设计磁共振实验中的有效哈密顿量，实现静态固体中带宽达100 MHz的宽带动态核极化脉冲序列。
2025-06-22 physics.chem-ph
Distance measurements between carbon and bromine using a split-pulse PM-RESPDOR solid-state NMR experiment
固体核磁共振技术由于偶极相互作用，长期以来一直被用来探测附近核自旋之间的原子距离。新的技术进步使射频共振电路能够同时调谐到具有接近拉莫尔频率的原子核，这也为这种原子核之间的距离测量带来了巨大的希望，特别是对于自旋大于一半的原子核。然而，这种新的可能性也需要修改这些实验，因为两个核不能同时照射。当测量自旋S=1/2和四极自旋（S > 1/2）之间的距离时，这个缺点可以通过分裂施加到四极核的连续波再耦合脉冲来克服。我们在这里表明，一个类似的调整，一个高效的相位调制（PM）的再耦合脉冲，使核之间的距离测量与密切的拉莫尔频率，耦合自旋经历了一个非常大的耦合。在13 C-81 Br系统上进行了分相调制的拉曼DOR实验，在14.1T磁体上，拉莫尔频率的差异仅为7%或11.2MHz。核间距是使用未标度的分析公式提取的。由于溴通常经历特别高的四极耦合，如在当前的情况下，我们建议分裂PM-PMDOR实验可以是非常有益的溴化合物的研究，包括许多药物，其中碳-溴键是普遍的，和有机催化剂利用溴化物的高反应性。我们表明，丁基三苯基溴化鏻，距离是一致的低水合化合物，而不是半笼形。分裂-PM-PADOR实验适用于任何四极/自旋-1/2对之间的距离测量，特别是当四极自旋经历显著大的耦合时。
2020-06-21 physics.chem-ph
A smoothing monotonic convergent optimal control algorithm for NMR pulse sequence design
在过去的十年中，人们对在相干量子可控系统中使用基于最优控制的方法越来越感兴趣。这种方法的多功能性已经在核磁共振（NMR）中以特别优雅的方式被证明，其中相干和耗散自旋动力学过程之间的自然分离使得能够在长时间内进行相干量子控制，以将实验塑造成几乎理想地采用自旋系统和外部操纵。这导致了新的设计原则，以及强大的新的实验方法，在磁共振成像，液态和固态NMR光谱。为了使这种发展继续下去并扩大，至关重要的是要不断改进底层的数值算法，以提供与当前仪器上的实现最佳兼容的数值解，同时数值稳定并提供快速单调收敛到目标。针对这些目标，我们在这里提出了一个平滑单调收敛算法的磁共振脉冲序列设计，提高优化稳定性，导致平滑脉冲序列更容易实现实验和潜在的理解内的分析框架现代NMR光谱。
2010-02-08 math.OC physics.chem-ph quant-ph
Concatenated Composite Pulses Applied to Liquid-State Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
在核磁共振（NMR）中广泛应用的复合脉冲的基础上，发展了一种具有高精度的量子信息处理（QIP）幺正运算，即连续复合脉冲（CCCPs）。CCCP同时补偿两种类型的系统误差，这对于NMR中的已知复合脉冲是不可能的。我们的实验表明，CCCP不仅在QIP中，而且在NMR中是强大的和通用的工具。
2020-01-09 cond-mat.other physics.chem-ph physics.ins-det
Multidimensional spectroscopy with a single broadband phase-shaped laser pulse
本文计算了四阶相位整形可见光脉冲在外场中的频散非线性传输信号。两个相位分布，相位阶跃和相位脉冲，被认为是。本文给出了一个三电子带模型系统，通过改变检测频率和相位参数得到的二维信号。我们演示了如何双光子和受激拉曼共振可以操纵的相位分布和符号，并选择量子路径可以被抑制。
2014-08-10 physics.chem-ph physics.optics
Narrowband spectroscopy by all-optical correlation of broadband pulses
高峰值功率的超快激光在非线性光谱学中有着广泛的应用，但由于超短激光脉冲的频带较宽，常常限制了其光谱分辨率。通过利用多光子干涉实现共振介质的光谱窄激发或发射来提高分辨率已经成为超快光谱学中许多最近发展的焦点。我们展示了另一种方法，其中高分辨率的行使通过检测宽带激发和发射光场之间的窄光谱相关性。全光相关分析，很容易纳入传统的光谱设置，使直接，鲁棒和同时检测多个窄共振与一个飞秒脉冲。
2008-08-14 physics.chem-ph physics.optics
In situ Learning-Based Spin Engineering of Pulsed Dynamic Nuclear Polarization
Aarhus University（奥胡斯大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg（海德堡大学）
本文提出利用贝叶斯机器学习和约束随机游走方法，原位设计高效宽带DNP脉冲序列，提升核磁共振和磁共振成像的灵敏度。
2026-03-19 physics.chem-ph quant-ph
Improved sensitivity and quantification for ${}^{29}$Si NMR experiments on solids using UDEFT (Uniform Driven Equilibrium Fourier Transform)
我们证明了利用均匀驱动平衡傅里叶变换（UDEFT）技术来提高魔角旋转（MAS）下一维${}^{29}$ Si NMR实验的灵敏度和定量化的可能性。我们推导出一个解析表达式的信噪比的UDEFT和单脉冲（SP）实验归入瞬态和稳态制度的贡献。使用数值自旋动力学模拟和实验${}^{29}$富硅无定形二氧化硅和硼硅酸盐玻璃，我们表明，59 ${}_{180}$ 298 ${}_{0}$ 59 ${}_{180}$再聚焦复合$π$脉冲和绝热反演使用双曲正切/正切调制提高的鲁棒性的UDEFT技术的射频不均匀性，偏移和化学位移各向异性。这些脉冲与两步相位循环相结合，限制了脉冲缺陷和受激回波产生的伪影。实验比较了SP，UDEFT和CPMG（Carr-Purcell Meiboom-Gill）技术在功能化和非功能化介孔二氧化硅上的灵敏度。此外，对阻燃材料的实验证明，UDEFT技术提供了一个更好的量化的${}^{29}$ Si网站与更高的灵敏度比SP方法。
2020-03-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Broadband complementary vibrational spectroscopy with cascaded intra-pulse difference frequency generation
分子光谱学的基本目标之一是同时测量所有基本分子振动。为此，需要测量宽带红外（IR）吸收和拉曼散射光谱，这提供了互补的振动信息。最近演示的一种称为互补振动光谱（CVS）的技术可以使用基于单个激光源的单个设备同时测量IR和拉曼光谱。然而，光谱覆盖范围仅限于~1000 cm-1，这部分覆盖了基本振动的光谱区域。在这项工作中，我们展示了一种简单的方法来扩展CVS的频谱带宽与级联脉冲内差频产生（IDFG）。使用该系统，我们测量的宽带CVS光谱的有机液体跨越2000 cm-1，超过以前的研究的两倍。
2021-09-24 physics.chem-ph physics.optics
Optimizing EPR pulses for broadband excitation and refocusing
本文数值优化了宽带 EPR 脉冲形状以最大化 Hahn 回波幅度，将脉冲参数化为 NN、FS 和 DT 并与优化的 HS 脉冲对比，发现三种参数化方法性能相当且均优于 HS 脉冲，同时具有大量等效最优解，为未来设计提供了灵活性。
2024-11-20 physics.chem-ph quant-ph
Two-Dimensional Stimulated Resonance Raman Spectroscopy of Molecules with Broadband X-ray Pulses
推导了用阿秒X射线脉冲获得的二维受激X射线拉曼光谱（2D-SXRS）信号的表达式。计算了反式-N-甲基乙酰胺（NMA）的1D和2D-SXRS信号，其宽带宽（FWHM ~14.2eV，181 as）脉冲调谐到氧和氮的K边缘。在2D信号中的串扰揭示了在芯空穴的存在下价轨道和弛豫轨道之间的电子Franck-Condon重叠。
2012-04-26 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Multiphoton Femtosecond Control of Resonance-Mediated Generation of Short-Wavelength Coherent Broadband Radiation
我们介绍了一种新的方案，产生短波长相干宽带辐射的光谱特性得到很好的控制。它是基于对长波长飞秒脉冲进行整形，相干控制原子共振介导的（2+1）三光子激发，使其成为宽的远共振连续谱。在这里，光谱（中心频率和带宽）的深紫外相干宽带辐射产生的钠蒸汽的实验控制通过调整线性啁啾，我们适用于驱动相位成形的近红外飞秒脉冲。这是在真空紫外范围内实现产生整形飞秒脉冲的完整方案的第一步。
2009-10-19 physics.atom-ph physics.chem-ph
Broadband infrared spectroscopy of condensed phases with two intra-pulse difference-frequency-generation frequency combs
中红外光谱为研究凝聚相中复杂分子的结构和动力学提供了一种新的途径。因此，开发紧凑型和宽带中红外光谱仪一直是一个长期的挑战。在这里，我们表明，一个高度相干和宽带中红外频率梳可以产生通过使用脉冲内差频产生与脉冲的训练从几个周期的钛：蓝宝石振荡器。通过将振荡器输出光束聚焦到单通扇出型双极化锂酸盐晶体中，并使晶体相对于入射光束的取向倾斜，可以产生具有从1550 cm-1（46 THz）到3650 cm-1（110 THz）的倍频程光谱带宽和消失的载波包络偏移相位的中红外频率梳。然后，使用两个相干的中红外频率梳，我们证明了超宽的中红外双频梳光谱的芳香族化合物和氨基酸在溶液中的实验是可行的。因此，我们预计，我们的中红外频率梳可用于进一步开发超快和宽带红外光谱的化学反应和生物分子在凝聚相。
2020-01-15 physics.chem-ph physics.optics
Steady-State Free Precession NMR in the Presence of Heteronuclear Couplings and Decoupling: More Than Meets the Eye
本研究揭示了在存在自旋-自旋耦合和去耦时，稳态自由进动（SSFP）NMR 会显著偏离孤立自旋二分之一行为，分析了异核系统中光谱畸变的物理机制并通过 13C NMR 实验予以证实。
2025-08-12 physics.chem-ph physics.med-ph
Stimulated Raman Spectroscopy with Tunable Visible Broadband Probe Pulse Generated by Kerr-Instability Amplification
本文提出KAB-SRS方法，利用克尔不稳定性放大蓝宝石超连续谱，以低成本产生530-1000 nm可调谐宽带探测光，并通过测量1-癸醇验证其有效性。
2025-08-18 physics.app-ph physics.chem-ph physics.optics
Evaluation of excitation schemes for indirect detection of 14N via solid-state HMQC NMR experiments
先前已经表明，${}^{14}$ N NMR光谱可以通过HMQC实验的间接检测可靠地获得。该方法利用了单量子（SQ）或双量子（DQ）${}^{14}$ N相干性和适当自旋1/2“间谍”核的SQ相干性之间的相干性转移，例如，${}^1$ H.必须注意的是，SQ-SQ方法需要仔细优化的设置以最小化与一阶四极相互作用相关的加宽（即，一个非常好的调整魔角和一个高度稳定的旋转速度），而DQ-SQ的没有。在这项工作中，四个${}^{14}$ N激发方案（DANTE，XiX，硬脉冲（HP），和选择性长脉冲（SLP））的效率进行了比较，使用基于J-HMQC的数值模拟和SQ-SQ或DQ-SQ ${}^1$ H-{ ${}^{14}$ N} D-HMQC实验L-组氨酸盐酸盐和N-乙酰基-L-缬氨酸在18.8 T和62.5 kHz MAS。结果表明，DANTE和SLP都提供了比XiX和HP更有效的14 N激发分布。此外，它表明，SLP计划：（i）是有效的，在大范围的四极相互作用，（ii）是高度稳健的偏移和射频脉冲长度和幅度，（iii）是非常简单的设置。这些因素使SLP非常适合于含氮材料的固态NMR分析中的广泛，非专业用途。
2020-07-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Low power, fast and broadband ESR quantum control using a stripline resonator
使用自制的Ku波段ESR谱仪，配备了一个任意波形发生器和一个带状线谐振器，我们实现了两种类型的脉冲，将有利于量子计算机：BB 1复合脉冲和微波频率梳。宽带类型1（BB 1）复合脉冲通常用于打击系统误差，但以前的实验只进行了非常窄的线宽样品。使用线宽为9.35 MHz的样品，我们证明了BB 1复合脉冲仍然是有效的，对脉冲长度误差在拉比频率为38.46 MHz。在0.6T的初始化电子自旋量子比特所需的低微波功率下实现了快速控制。我们还数字化设计和实现了微波频率梳，以激发不同样品的多个自旋包。使用此脉冲，我们证明了跨越整个频谱的样品（范围从-20至20 MHz）的相干和良好分辨的激发。在期望放大到具有大量量子位的系统的情况下，该方法提供了一种有效的技术来选择性地且同时地控制在频域中定义的多个量子位。
2020-03-28 physics.chem-ph quant-ph
Visible pump -- mid infrared pump -- broadband probe: development and characterization of a three-pulse setup for single-shot ultrafast spectroscopy at 50 kHz
我们在这里报告的实验装置进行三脉冲泵浦探测测量在一个宽的波长和温度范围。通过结合两个泵浦脉冲在可见光（650-900 nm）和中红外（5-20 $μ$ m）的范围内，与宽带超连续白光探头，我们的设备，使两个组合的选择性激发不同的材料自由度和完整的时间依赖性重建的非平衡介电函数的样品。我们在这里描述的光学设置，低温样品环境和定制的采集电子能够参考单脉冲检测宽带光谱的最大重复频率为50 kHz，实现了10 $^{-4}$的顺序的灵敏度超过1秒的积分时间。我们证明了该装置的性能，通过报告数据的中红外泵浦，光推和宽带探测在单晶的Bi $_2$ Sr $_2$ Y $_{0.08}$ Ca $_{0.92}$ Cu $_2$ O $_{8+δ}$在超导和赝能隙阶段。
2020-06-05 cond-mat.supr-con physics.chem-ph physics.ins-det
NIR Femtosecond Control of Resonance-Mediated Generation of Coherent Broadband UV Emission
我们利用整形近红外（NIR）脉冲来控制原子共振介导的（2+1）三光子激发中相干宽带紫外（UV）辐射的产生。实验和理论结果提出的相位控制的总发射的紫外线在原子钠（Na）的产额。基于我们确认的理解，我们提出了一个新的简单的方案，用于产生成形的飞秒脉冲在UV/VUV光谱范围内使用控制原子共振介导的产生三次（或更高阶）谐波。
2007-10-05 physics.atom-ph physics.chem-ph
Time-resolved broadband Raman spectroscopies; A unified six-wave-mixing representation
激发态分子的振动动力学可以通过电子非共振拉曼过程来研究，该过程由相对于光化脉冲具有可变延迟的探测脉冲引起。我们建立了几个变种的技术，涉及无论是自发或受激拉曼检测和不同的脉冲配置之间的连接。利用频域中的回路图，我们表明，所有的信号可以被描述为六波混频依赖于相同的四点分子关联函数，涉及两个过渡偶极子和两个极化率，并伴随着不同的门。随机两态跳跃模型的模拟说明了实验观察到的吸收和色散特性的起源。
2013-08-29 physics.chem-ph physics.optics
