Hyperpolarization (physics)

Hyperpolarization is the nuclear spin polarization of a material in a magnetic field far beyond thermal equilibrium conditions determined by the Boltzmann distribution. It can be applied to gases such as 129Xe and 3He, and small molecules where the polarization levels can be enhanced by a factor of 104-105 above thermal equilibrium levels. Hyperpolarized noble gases are typically used in magnetic resonance imaging (MRI) of the lungs. Hyperpolarized small molecules are typically used for in vivo metabolic imaging. For example, a hyperpolarized metabolite can be injected into animals or patients and the metabolic conversion can be tracked in real-time. Other applications include determining the function of the neutron spin-structures by scattering polarized electrons from a very polarized target (3He), surface interaction studies, and neutron polarizing experiments. Spin exchange optical pumping (SEOP) is one of several hyperpolarization techniques discussed on this page. This technique specializes in creating hyperpolarized (HP) noble gases, such as 3He, 129Xe, and quadrupolar 131Xe, 83Kr, and 21Ne. Noble gases are required because SEOP is performed in the gas phase, they are chemically inert, non-reactive, chemically stable with respect to alkali metals, and their T1 is long enough to build up polarization. Spin 1/2 noble gases meet all these requirements, and spin 3/2 noble gases do to an extent, although some spin 3/2 do not have a sufficient T1. Each of these noble gases has their own specific application, such as characterizing lung space and tissue via in vivo molecular imaging and functional imaging of lungs, to study changes in metabolism of healthy versus cancer cells, or use as targets for nuclear physics experiments. During this process, circularly polarized infrared laser light, tuned to the appropriate wavelength, is used to excite electrons in an alkali metal, such as caesium or rubidium inside a sealed glass vessel.

À propos de ce résultat

Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.

Publications associées (3)

H-1 Hyperpolarization of Solutions by Overhauser Dynamic Nuclear Polarization with C-13-H-1 Polarization Transfer

David Lyndon Emsley, Pinelopi Moutzouri, Yu Rao, Amrit Venkatesh

Dynamic nuclear polarization (DNP) is a method that can significantly increase the sensitivity of nuclear magnetic resonance. The only effective DNP mechanism for in situ hyperpolarization in solution

AMER CHEMICAL SOC2022

Performance and reproducibility of C-13 and N-15 hyperpolarization using a cryogen-free DNP polarizer

Hikari Ananda Infinity Yoshihara, Arianna Ferrari

The setup, operational procedures and performance of a cryogen-free device for producing hyperpolarized contrast agents using dissolution dynamic nuclear polarization (dDNP) in a preclinical imaging c

NATURE PORTFOLIO2022

Methods to Enhance Nuclear Magnetic Resonance Sensitivity at High Magnetic Field

Claudia Christina Zanella

MR is a well-established technique routinely used in preclinical and clinical studies. This thesis focussed on the improvement of sensitivity of different methods in MR. Hyperpolarized 129Xe gas is u

EPFL2021

Personnes associées (2)

Arnaud Comment, Andrea Capozzi

Concepts associés (3)

Cours associés (1)

Séances de cours associées (1)

Analyse de Fourier: Applications et formule d'inversion

Explore les applications d'analyse de Fourier et la formule d'inversion dans le contexte de la périodicité et des fonctions continues.

CH-401: Advanced nuclear magnetic resonance

Principles of Magnetic Resonance Imaging (MRI) and applications to medical imaging. Principles of modern multi-dimensional NMR in liquids and solids. Structure determination of proteins & materials. M

Xénon

Le xénon est l'élément chimique de numéro atomique 54, de symbole Xe. C'est un gaz noble, inodore et incolore. Dans une lampe à décharge, il émet une lumière bleue. Le xénon est le plus rare et le plus cher des gaz nobles, à l'exception du radon dont tous les isotopes sont radioactifs. Étymologiquement, le nom de « xénon » dérive du mot grec , « étranger ». Ce nom vient du fait que le xénon a été découvert sous forme de « gaz inconnu, étranger » dans le krypton lors des identifications successives des gaz rares (argon, krypton, xénon) à la fin du .

Hyperpolarization (physics)

Atome

redresse=1.25|vignette|Représentation d'un atome d' avec, apparaissant rosé au centre, le noyau atomique et, en dégradé de gris tout autour, le nuage électronique. Le noyau d', agrandi à droite, est formé de deux protons et de deux neutrons. redresse=1.25|vignette|Atomes de carbone à la surface de graphite observés par microscope à effet tunnel. Un atome est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec un autre. Les atomes sont les constituants élémentaires de toutes les substances solides, liquides ou gazeuses.