Broadband 180 degree universal rotation pulses for NMR spectroscopy designed by optimal control
在高分辨率NMR光谱中，将所有磁化分量围绕给定的固定轴旋转180度的宽带反转脉冲对于重新聚焦和混合是必要的。考虑了产生适合宽带重聚焦的脉冲的各种方法的相对优点。使用最优控制的180度通用旋转脉冲的从头设计与将重聚焦脉冲构造为现有脉冲的复合物的方案相比可以提供改进的性能。宽带通用旋转优化脉冲（BURBOP）的优点是最明显的脉冲设计，包括射频不均匀性或误校准的公差。我们提出了新的修改的最优控制算法，结合对称性原则和放松保守的限制峰值RF脉冲幅度短的时间内，不构成威胁的探头。我们应用它们来产生一组适合在大多数可用探针上广泛使用的碳-13光谱的脉冲。
2011-11-28 physics.chem-ph
Can the combination of in situ differential impedance spectroscopy and 27Al NMR detect incongruent zeolite crystallization?
本研究证明原位差分阻抗谱与27Al NMR结合可检测不一致沸石结晶，为苛刻碱性多相体系提供可靠监测方法。
2024-04-20 physics.chem-ph
Atomic-scale structure analysis of a molecule at a (6-nanometer)$^3$ ice crystal
水是自然界中最重要的溶剂。研究水分子之间的相互作用是一个重要的课题。核磁共振（NMR）光谱是检测分子结构分析中磁相互作用的最有力的工具之一，具有广泛的应用。但是传统的核磁共振光谱学需要宏观的样品量，这在研究纳米结构时是有障碍的。通过对单个自旋量子传感器的量子控制，实现了对纳米级有机分子和单分子的磁共振光谱分析。然而，在纳米尺度下测量分子内核自旋的偶极相互作用并分析其结构仍然是一个很大的挑战。在这里，我们成功地检测（6纳米）$^3$检测体积的冰晶的NMR光谱。更重要的是，记录了水分子的两个质子核自旋之间的磁偶极耦合。分辨的分子内磁偶极相互作用约为15 kHz和33 kHz，光谱分辨率为几kHz。通过对相互作用分辨的核磁共振谱的分析，可以得到纳米冰晶的空间结构，由此可以得到水分子键的取向，进而可以得到键的长度。该工作使核磁共振波谱技术在单分子结构分析中的应用成为可能，为纳米晶和承压水的研究提供了进一步的工具。
2017-05-25 physics.chem-ph quant-ph
High-pressure NMR spectroscopy in studies of the conformational composition of small molecules of ibuprofen in supercritical carbon dioxide
本文讨论了在超临界状态参数下进行核磁共振测量的一种实验方法。一种新的设计的高压核磁共振池的开发，它允许消除场的不均匀性，从而增加在超临界状态下的实验的灵敏度。分子动力学模拟和核磁共振数据的分析表明，布洛芬的两种构象占主导地位的溶液中，在超临界CO2沿临界等容线1.3 \r{ho} cr（CO2）。分子动力学模拟计算的构象布居与核磁共振谱计算的构象布居基本一致
2020-03-21 cond-mat.other physics.chem-ph
Exposing Hidden Alternative Conformations of Small Flexible Molecules in 2D NMR Spectroscopy Using 1H-15N HMBC
二维1H-15 N HMBC NMR光谱的一个著名的抗惊厥药卡马西平溶解在氯仿中，记录在NMR光谱仪上，并从量子化学计算证明存在隐藏的构象饱和溶液。环电流对饱和溶液中卡马西平隐藏构象的影响较弱，这为发现隐藏构象提供了一种简单的方法。隐藏的构象被发现在三种不同的溶剂：二甲基亚砜，氯仿和二氯甲烷。
2020-03-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Advances in nano- and microscale NMR spectroscopy using diamond quantum sensors
量子技术在过去几年中发展迅速。尽管量子传感器经常被量子计算所掩盖，但它在化学和生物学领域的广泛应用中显示出巨大的潜力。有一个系统特别突出：金刚石中的氮空位（NV）中心，一个原子大小的传感器，允许检测核磁共振（NMR）信号，其长度前所未有地缩小到单个质子。在这篇文章中，我们回顾了基于NV中心的量子传感的基本原理及其对纳米到微米尺度NMR光谱的显著影响。此外，我们强调并讨论了这种新技术未来可能的应用，包括能源研究，材料科学或单细胞生物学，以及这些快速发展的NMR传感器的相关挑战。
2022-05-27 physics.chem-ph quant-ph
Measuring radiofrequency fields in NMR spectroscopy using offset-dependent nutation profiles
NMR光谱学在分子和反应动力学研究中的应用，关键依赖于测量用于章动或锁定核磁的射频（RF）场的大小。在这里，我们报告了一种测量RF场振幅的方法，该方法利用了在小分子的偏移相关的NMR章动分布中观察到的固有调制。这种章动轮廓对RF场的幅度非常敏感，并且使用这种方法可以以高精度和精确度确定范围从1-2000 Hz的B1值以及B1分布中的不均匀性。为了测量与蛋白质或核酸上进行的NMR实验相关的B1场，其中这些调制被分析物的大横向弛豫速率常数所掩盖，我们的方法可以与合适的外部小分子标准结合使用，从而扩大了大生物分子方法的范围。
2021-05-26 physics.chem-ph q-bio.QM
LED-based photo-CIDNP hyperpolarization enables 19F MR imaging and 19F NMR spectroscopy of 3-fluoro-DL-tyrosine at 0.6 T
虽然19 F具有在生物成像中用作无背景分子标记的高潜力，但是标记物质的摩尔量通常太小而不能实现具有足够高的信噪比（SNR）的19 F MR成像或19 F NMR光谱。超极化方法如基于仲氢的超极化或动态核极化（DNP）可以显著提高SNR，但需要昂贵且复杂的样品制备以及去除有毒催化剂和溶剂。因此，我们使用氟化氨基酸3-氟-DL-酪氨酸与核黄素5 '-单磷酸（FMN）的生物相容性模型作为溶解在具有3.4%H2Odest的D2 O中的发色团。允许通过光化学诱导的动态核极化（photo-CIDNP）将光能转化为19 F核的超极化。我们使用低成本的高功率蓝色LED来照亮样品，取代传统上使用的激光激发，这是潜在的有害和昂贵的。首次，我们提出了超极化19 F MRI和19 F NMR的结果进行了低成本的0.6 T台式MRI系统。该装置允许同时进行双通道1H/19 F NMR。19 F成像以（0.94 mm）2平面内分辨率进行。这使得能够在样品内实现不同程度的超偏振的空间分辨率。我们估计在0.6 T下基于光CIDNP的19 F信号增强约为465。FMN即使在多次激发后也不会漂白，因此可以通过对超极化信号进行平均来进一步提高信噪比。结果表明，易于使用的实验装置具有很高的潜力，作为一个有效的临床前工具，在生物成像超极化研究。
2022-04-13 physics.chem-ph
Microtesla NMR J-coupling spectroscopy with an unshielded atomic magnetometer
我们目前的实验数据和理论解释的NMR光谱的远程磁化样品，在一个非屏蔽的环境中检测到的差分原子磁力计。测量是在一个超低场在中间制度，其中的J-耦合和塞曼能量具有可比的值，并产生相当复杂的线集，这是令人满意的解释。
2016-01-07 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.ins-det
Hyperpolarized solution-state NMR spectroscopy with optically polarized crystals
提出溶解光极化并五苯掺杂萘晶体并经分子间交叉弛豫实现目标分子超极化的方法，在1.45 T下一分钟内使多种小分子NMR信号增强-200至-1730倍。
2021-08-17 physics.chem-ph
Review and Prospect: NMR Spectroscopy Denoising & Reconstruction with Low Rank Hankel Matrices and Tensors
核磁共振（NMR）光谱是化学、生物学和生命科学中的重要分析工具，但其具有相对低的灵敏度和长的采集时间。因此，提高视在信噪比和加快数据采集就变得不可或缺。本文综述了近年来利用自由感应衰减信号的指数特性，对低秩Hankel矩阵和张量方法进行去噪和谱重构的研究进展。我们还概述了未来的发展，可能使NMR光谱学更强大的技术。
2020-07-16 eess.SP math.SP physics.bio-ph
Probing Functionalities and Acidity of Calcined Phenylene-Bridged Periodic Mesoporous Organosilicates Using Dynamic Nuclear Polarization NMR, Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy, and X-ray Photoelectron Spectroscopy
周期性介孔有机硅（PMO）材料具有高比表面积、高稳定性和疏水性，是环境友好型水化学反应的理想催化载体。我们在这里研究如何煅烧PMO材料与苯连接（PMOB）允许其功能化。常规和动态核极化（DNP）增强NMR光谱、漫反射红外傅里叶变换光谱和X射线光电子能谱学证明，在450 °C下煅烧导致亚苯基桥氧化成（聚）酚，但也氧化成羧酸。还观察到酮、醛以及烯丙基和脂肪醇官能团，但它们的量远低于羧酸。煅烧还裂解Si-C键。然而，N2吸附脱附测量、粉末X射线衍射和透射电子显微镜表明，煅烧至600 °C的PMOB材料仍然表现出有序的中孔。我们表明，在450 °C下煅烧的PMOB的酚和羧酸官能团在室温下使1-（3-氨丙基）咪唑（API）在水中的NH 2基团质子化，但没有检测到API和煅烧的PMOB官能团之间形成共价键。
2020-07-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
The $^{103}$Rh NMR Spectroscopy and Relaxometry of the Rhodium Formate Paddlewheel Complex
针对低旋磁比自旋1/2核NMR信号弱的难题，本研究以甲酸铑桨轮配合物为对象，建立通过氢核极化转移增强铑-103信号并抑制振铃伪影的方法，快速测得弛豫参数，发现其高场弛豫受化学位移各向异性主导且屏蔽各向异性极大。
2023-07-23 physics.chem-ph quant-ph
Ferromagnetic contamination of Ultra-Low-Field-NMR sample containers. Quantification of the problem and possible solutions
基于质子旋进理论，研究了超低场（ULF）核磁共振样品容器中弱剩磁的存在。用于NMR检测的高灵敏度磁力计能够同时测量样品附近由铁磁污染物产生的静态场。后者的存在进行了研究，通过高分辨率的表面化学分析，基于X射线荧光光谱和二次离子质谱。探索和表征减少污染的方法。这项研究是相关的任何超低频核磁共振实验，在超低频制度虚假铁磁性很容易成为一个主要原因的文物。
2020-06-30 physics.chem-ph physics.ins-det
Enhancing Peak Assignment in 13C NMR Spectroscopy: A Novel Approach Using Multimodal Alignment
Brandeis University（布兰迪斯大学）
本文提出K-M3AID方法，通过双协调对比学习架构在分子图和NMR谱间建立多级多模态对齐，并引入知识引导的实例级判别，有效提升了分子检索、异构体识别和峰归属等零样本任务的性能。
2024-07-26 cs.LG physics.chem-ph q-bio.QM
Zero- to Ultralow-Field Nuclear Magnetic Resonance $J$-Spectroscopy with Commercial Atomic Magnetometers
零至超低场核磁共振（ZULF NMR）是高场NMR的替代光谱方法，其中在没有大磁场的情况下研究样品。不幸的是，许多团体的进入都存在很大的障碍，因为操作信号检测所需的光学磁力计需要一些原子物理学和光学方面的专业知识。市售的磁力计提供了解决这个问题的方案。在这里，我们描述了一个简单的ZULF NMR配置采用商业磁力计，并证明了足够的功能，以测量样品与核自旋预极化的永磁体或使用仲氢初始化。这为其他研究小组使用ZULF NMR提供了可能性，ZULF NMR提供了一种研究复杂材料而不产生磁致谱线展宽的方法，并通过导电材料观察样品。
2019-11-18 physics.chem-ph physics.ins-det
Metabolite Characterization in Peritoneal Dialysis Effluent Using High-resolution 1H and 1H-13C NMR Spectroscopy
腹膜透析（PD）流出物的代谢物分析可提供与长期PD治疗相关的并发症的发生和进展相关的信息。在这种情况下，使用高分辨率1H和1H-13 C NMR光谱对PD流出物样品的NMR可检测小代谢物进行表征。记录了终末期肾衰竭（ESRF）患者在4小时（腹膜内）停留时间后获得的PD流出液样本的各种光谱（在800 MHz质子频率下），并继续正常进行PD治疗。尽管由于存在来自葡萄糖和乳酸的强共振，PD流出物具有破坏性的光谱特征，但我们能够鉴定出约53种小的内源性代谢物（包括许多复杂的耦合自旋系统），并且1H-13 C HSQC光谱的总CH交叉峰中超过90%被鉴定为特定于PD流出物的各种代谢物。我们预见，对照PD流出液样本的各种代谢物的特征指纹将用于识别和区分PD相关并发症的代谢差异。
2014-04-01 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
High-sensitivity multichannel zero-to-ultralow field NMR with atomic magnetometer arrays
本文提出一种基于光泵磁强计阵列的多通道零场至超低场NMR装置，利用非均匀大口径磁体仅做预极化，实现高灵敏度并行检测多个样品，并验证了三样品同时检测，为高通量NMR应用奠定基础。
2024-07-01 physics.chem-ph physics.ins-det
Quantum-chemical perspective of nanoscale Raman spectroscopy with three-dimensional phonon confinement model
晶体/分子系统的拉曼光谱得到了量子化学计算和群论的充分支持，使其成为一种独特的表征工具。然而，对于纳米尺度系统的“中间”情况，拉曼光谱的使用受到缺乏这种理论基础的限制。在这里，我们建议耦合缩放量子力学（SQM）计算与声子约束模型（PCM）构建一个普遍的和物理上一致的基础，纳米拉曼光谱。与常用的一维色散PCM不同，我们考虑了沿k空间的所有三维的限制。我们将其应用于亚50纳米尺寸的金刚石纳米颗粒，一个系统具有显着的各向异性的分散体，其中使用三维分散体是必要的。该模型很好地再现了尺寸敏感的光谱特征，包括峰位，带宽和sp3 C-C拉曼带的不对称性。这种基本方法可以很容易地推广到其他纳米晶体固体，希望有助于定量纳米拉曼光谱的未来发展。
2016-12-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Pushing the limits of one-dimensional NMR spectroscopy for automated structure elucidation using artificial intelligence
Department of Chemistry, Stanford University（化学系，斯坦福大学）；ACD/Labs（ACD实验室）
提出基于Transformer的深度学习框架，仅利用一维1H和13C NMR谱，对含多达40个非氢原子的有机分子实现60.4%的首次15次预测准确率，克服化学空间组合爆炸。
2026-06-09 cs.LG 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
Phonon propagation scale and nanoscale order in vitreous silica from Raman spectroscopy
对于纳米级系统，如纳米颗粒和3D键合网络，空间相干性的范围很好地反映在拉曼光谱图案。对于受限的或局域的声子，对光谱有贡献的q点的范围取决于声子限制长度，这使得可以从光谱中导出尺寸信息。在这项工作中，玻璃石英的拉曼光谱被描述为SiO2网络的局域声子。研究了谱图随约束尺寸的收敛性。结果表明，石英玻璃中的声子传播尺度在0.5- 2nm范围内。
2019-05-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-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
The Peculiar Size and Temperature Dependence of Water Diffusion in Carbon Nanotubes studied with 2D NMR Diffusion-Relaxation D-T2eff Spectroscopy
众所周知，疏水纳米通道内的水比本体水扩散得更快。最近的理论研究表明，这种增强依赖于疏水纳米通道的大小。然而，缺乏这种依赖性的实验证据。本文结合超导磁体杂散场中二维核磁共振（NMR）扩散弛豫D-T2 eff谱和分子动力学（MD）模拟，分析了265 ~ 305 K温度范围内不同直径（1.1 ~ 6.0 nm）碳纳米管（CNTs）中水动力学的尺寸依赖性.根据碳纳米管的直径，纳米管水被证明是解决在两个或更多个管状组件获得不同的自扩散系数。最值得注意的是，一个有利的碳纳米管直径范围3.0-4.5 nm的实验验证的第一次，其中在中心的碳纳米管的水分子动力学表现出明显的非阿耳忒弥斯行为，其特征在于超快扩散和非凡的脆弱性，在努力了解疏水纳米通道中的水行为的一个重要结果。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.chem-ph
Observation of Low-$γ$ Quadrupolar Nuclei by Surface-Enhanced NMR Spectroscopy
我们介绍了一种新的NMR方法，扩展了魔角自旋下的间接动态核极化（DNP）的能力，以探测半整数自旋四极核的局部环境。与交叉极化相比，这种基于绝热偶极再耦合的重聚焦INEPT方案的新方法更容易优化，并且不会扭曲四极线的形状。此外，这种技术的使用，而不是PRESTO（相移再耦合效应平稳转移顺序）计划或直接DNP，大大提高了DNP-NMR的灵敏度，用于检测四极同位素与质子的偶极耦合小，特别是那些位于无机材料的表面下或具有低旋磁比（$γ$）。该技术已被应用于鉴定水合二氧化钛负载的MoO ${}_3$，MoO ${}_3$ /TiO ${}_2$，一种广泛使用的多相催化剂的布朗斯台德酸中心的原子水平的结构。质子化和非质子化的${}^{17}$ O位点的光谱（以天然丰度获得）表明存在各种氧代钼酸盐物种以及HOMo ${}_2$和HOMo ${}_3$布朗斯台德酸位点。这种新方法的增强的灵敏度还使得能够获得${}^{95}$ Mo和${}^{47,49}$ Ti低- $γ$四极同位素的第一个DNP增强光谱。提出的极化转移也被用于获得另一个低-$γ$四极同位素${}^{67}$ Zn的第一个DNP增强光谱。这种可能性被证明用于光电器件中的Al掺杂的ZnO纳米粒子。所获得的${}^{17}$ O、${}^{27}$ Al和${}^{67}$ Zn DNP-NMR数据证明这些纳米颗粒的表面区域包含ZnO…
2020-07-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Two-dimensional nuclear magnetic resonance spectroscopy with a microfluidic diamond quantum sensor
基于金刚石中氮空位中心的量子传感器由于其微米级的检测体积和基于非感应的检测而成为核磁共振（NMR）光谱的有前途的检测模式。剩下的挑战是实现足够高的光谱分辨率和浓度灵敏度的多维NMR分析的皮升样品体积。在这里，我们通过在微流体平台中空间分离实验的偏振和检测阶段来解决这一挑战。我们实现了0.65 +/- 0.05 Hz的光谱分辨率，比以前的金刚石NMR研究提高了一个数量级。我们使用该平台在有效的~20皮升检测体积内对液体分析物进行二维相关光谱分析。使用金刚石量子传感器作为在线微流体NMR检测器是在质量受限的化学分析和单细胞生物学中应用的重要一步。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.chem-ph
Modular transmission line probes for microfluidic nuclear magnetic resonance spectroscopy and imaging
微流体NMR光谱可以在严格控制的环境中无创地探测化学和生物化学过程。我们提出了一种用于高效微流控NMR光谱和成像的双通道模块化探针组件。它与广泛的微流体装置兼容，而不限制流体设计。它以高灵敏度和高分辨率从设备上指定的样品体积收集NMR信号。模块化设计允许通过使用相同的探针底座以最小的成本使检测器几何形状适应不同的实验条件。完整的探头可以由容易获得的部件制成。探头主体主要由预制铝型材组成，而探头电路和探测器则由印刷电路板制成。我们证明了一种双共振HX探针，在600 MHz下对质子的检测限为1.4 nmol s $^{1/2}$，分辨率为3.35 Hz，B $_{1}$具有良好的均匀性。我们已经成功地获得了$^1$ H- $^{13}$ C和$^{1}$ H- $^{15}$ N异源相关光谱（HSQC），包括在2.5 $μ$ l样品体积中1 mM $^{15}$ N标记的泛素的$^{1}$ H- $^{15}$ N HSQC光谱.
2019-03-30 physics.chem-ph physics.ins-det
High-Resolution Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy With Picomole Sensitivity by Hyperpolarisation On A Chip
我们表明，高分辨率NMR可以达到皮摩尔的灵敏度为微摩尔浓度的分析物相结合的仲氢诱导超极化（PHIP）与高灵敏度的传输线微检测器。通过扩散通过集成到微流体芯片中的膜将对位富集的氢气引入溶液中。NMR微检测器，与几个$μ$ L或更少的样品体积操作，受益于质量灵敏度的有利缩放。然而，小体积使得在微流体NMR系统中检测以小于毫摩尔浓度存在的物质非常困难。为了克服这一局限性，我们在2.5~ $\mathrm{μL}$检测体积的微流控装置上实现了仲氢诱导极化（PHIP）。将氢化反应集成到芯片中可以最大限度地减少自旋晶格弛豫的极化损失，从而可以检测皮摩尔的物质。这对应于优于$\mathrm{1\,μM\,\sqrt{s}}$的检测浓度限，在该样品体积下是前所未有的。该系统的稳定性和灵敏度允许定量表征信号对流速和其他反应参数的依赖性，并允许在天然$^{13}\mathrm{C}$丰度下进行均相和异相2D NMR实验。
2019-05-16 physics.app-ph physics.chem-ph
Carbohydrate NMR chemical shift predictions using E(3) equivariant graph neural networks
RISE Research Institutes of Sweden（瑞典RISE研究院）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本研究提出利用E(3)等变图神经网络预测碳水化合物NMR化学位移，相比传统二维模型误差降低最高达三倍，在有限数据下表现优异，为波谱学数据驱动分析提供新方法。
2023-11-21 cs.LG physics.chem-ph
Solution nuclear magnetic resonance spectroscopy on a nanostructured diamond chip
我们证明了核磁共振（NMR）光谱的皮升体积的解决方案与纳米结构的金刚石芯片。使用光学干涉光刻技术，金刚石表面被纳米结构化，具有致密、高纵横比的纳米光栅，使芯片的表面积在mm^2区域内增加了15倍以上。纳米光栅的侧壁掺杂有氮空位（NV）中心，使得在一个（25微米）^2激光光斑中有超过1000万个NV中心位于足够靠近金刚石表面（5 nm）的位置，以检测位于相邻纳米光栅凹槽内的1 pL流体的NMR光谱。该平台用于在室温下在低于50 mT的磁场中进行1H和19 F NMR光谱。使用CsF的甘油溶液，我们证明了在1 pL体积中可以检测到4 +/- 2 x 10^12 19 F自旋，其信噪比为1 s积分中的3。这代表了浓度灵敏度比以前的NV和皮升NMR研究提高了近两个数量级。
2017-01-05 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.ins-det
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
