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Hyperpolarization of nitrogen-15 nuclei by cross polarization and dissolution dynamic nuclear polarization

Authors :
Sami Jannin
Aurélien Bornet
Geoffrey Bodenhausen
Jonas Milani
Basile Vuichoud
Roberto Melzi
ISA - Hyperpolarized Magnetic Resonance
Institut des Sciences Analytiques (ISA)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut des Sciences et Ingénierie Chimiques (ISIC)
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
Bruker BioSpin
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Laboratoire des biomolécules (LBM UMR 7203)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Département de Chimie - ENS Paris
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769)
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Chimie - ENS Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Review of Scientific Instruments, Review of Scientific Instruments, American Institute of Physics, 2017, 88 (1), pp.015109. ⟨10.1063/1.4973777⟩, Review of Scientific Instruments, 2017, 88 (1), pp.015109. ⟨10.1063/1.4973777⟩
Publication Year :
2017

Abstract

International audience; Dynamic Nuclear Polarization (DNP) is often achieved by the direct transfer of polarization from electrons to nuclei such as C-13, induced by microwave saturation of the wings of narrow EPR lines of radicals like trityl. In the indirect approach on the other hand, DNP is used to transfer the polarization from the electrons of radicals such as nitroxides that have broad EPR lines to nuclear spins I = H-1, followed by cross-polarization (CP) from I = H-1 to S = C-13 or other nuclei with low gyromagnetic ratios. This approach is particularly attractive for S = N-15, since direct DNP yields modest polarizations P(N-15) < 4% with build-up times that can be as long as tau DNP(N-15) > 2 h. In this paper, we show that CP from H-1 to N-15 at 1.2 K can yield P(N-15) = 25% with iota CP-DNP(N-15) = 10-15 min. After rapid dissolution and transfer to a solution-state NMR spectrometer, a polarization P(N-15) = 20% was observed at 300 K. The longitudinal relaxation times in solution can be as long as T-1(N-15) > 800 s in favorable cases.

Details

ISSN :
10897623 and 00346748
Volume :
88
Issue :
1
Database :
OpenAIRE
Journal :
The Review of scientific instruments
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ac24f58ee057e08099da899312d6ee85
Full Text :
https://doi.org/10.1063/1.4973777⟩