仪器情报，科学家揭示实现纳米尺度超高分辨率成像的最新技术！

核磁共振（NMR）是核磁共振光谱学的核心技术，因其在分子结构、动态过程和复杂系统研究中的重要作用而成为了研究热点。然而，NMR在纳米尺度的应用面临着多个挑战，如低检测信噪比（SNR）和高时间分辨率要求。特别是，对于纳米尺度的核自旋系统，如单一生物分子、病毒颗粒等，NMR技术在高场和低温条件下的信号检测能力仍然不足。

为了解决这些问题，滑铁卢大学Sahand Tabatabaei、Raffi Budakian教授团队提出了动态核极化（DNP）技术，通过将未配对电子的极化转移到邻近的核上，从而显著增强信号。近年来，将DNP技术与纳米尺度力检测磁共振结合的研究取得了重要进展。

本文通过动态核极化（DNP）原理，具体来说，研究团队在6开尔文和0.33特斯拉的条件下，首次研发了能够在纳米尺度实现质子自旋玻尔兹曼极化100倍增强的仪器。该仪器结合了脉冲DNP与纳米尺度力检测磁共振的测量手段，从而表征并发现了纳米尺度糖滴中的核自旋系统。这一突破最终揭示了在低温和高场条件下，DNP技术如何显著提升纳米尺度信号检测能力，为纳米尺度成像提供了新的视角。

本文针对纳米尺度核自旋系统中的信号检测挑战，通过结合DNP与力检测磁共振的分析，得到了信号平均时间缩短200倍的显著结果。这一发现挖掘了传统NMR方法在纳米尺度应用中的局限性，表明通过高效DNP的引入，可以有效克服信噪比（SNR）低的问题，为更深入的纳米材料和生物分子研究提供了新的技术基础。

在此基础上，通过一系列精确的表征手段，包括DNP增强信号的检测和纳米尺度力检测的结合，研究团队着重研究了纳米尺度核自旋成像的应用潜力。这些手段不仅验证了DNP在提高信号强度方面的有效性，还展示了其在生物分子和病毒颗粒研究中的实际应用能力。

通过对这些实验数据的深入分析，本文提供了关于纳米尺度成像技术发展的新见解，强调了DNP技术在科研和工业应用中的重要性。这些研究成果标志着在探索复杂动态过程和凝聚态系统方面的重要进展，为未来的纳米尺度成像技术奠定了坚实的基础，并为相关领域的科学研究提供了宝贵的理论支持。

总体而言，本研究不仅在仪器开发上实现了重要突破，更为纳米尺度科学研究开辟了新的方向，推动了相关技术的发展与应用。

实验设置和极化剂

参考文献：Sahand Tabatabaei et al. ,Large-enhancement nanoscale dynamic nuclear polarization near a silicon nanowire surface.Sci. Adv.10,eado9059(2024).DOI:10.1126/sciadv.ado9059