Christian Bonhomme, Ulrike Wallrabe, Jan G. Korvink, Birgit Fassbender, K. Kratt, Vlad Badilita, Dimitrios Sakellariou, Alan Wong, Department of Microsystems Engineering [Freiburg] (IMTEK), University of Freiburg [Freiburg], Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LCF) (LSDRM), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Spectroscopie, Modélisation, Interfaces pour L'Environnement et la Santé (SMiLES), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Electrical Engineering, Columbia University [New York], Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
International audience; This article describes the development and testing of the first automatically microfabricated probes to be used in conjunction with the magic angle coil spinning (MACS) NMR technique. NMR spectroscopy is a versatile technique for a large range of applications, but its intrinsically low sensitivity poses significant difficulties in analyzing mass- and volume-limited samples. The combination of microfabrication technology and MACS addresses several well-known NMR issues in a concerted manner for the first time: (i) reproducible wafer-scale fabrication of the first-in-kind on-chip LC microresonator for inductive coupling of the NMR signal and reliable exploitation of MACS capabilities; (ii) improving the sensitivity and the spectral resolution by simultaneous spinning the detection microcoil together with the sample at the “magic angle” of 54.74° with respect to the direction of the magnetic field (magic angle spinning – MAS), accompanied by the wireless signal transmission between the microcoil and the primary circuit of the NMR spectrometer; (iii) given the high spinning rates (tens of kHz) involved in the MAS methodology, the microfabricated inserts exhibit a clear kinematic advantage over their previously demonstrated counterparts due to the inherent capability to produce small radius cylindrical geometries, thus tremendously reducing the mechanical stress and tearing forces on the sample. In order to demonstrate the versatility of the microfabrication technology, we have designed MACS probes for various Larmor frequencies (194, 500 and 700 MHz) testing several samples such as water, Drosophila pupae, adamantane solid and LiCl at different magic angle spinning speeds.