Hiperpolarización de 13C en diamante inducida por bombeo óptico y relajación de espines electrónicos

Abstract

La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una de las técnicas analíticas y de diagnóstico más poderosa, con aplicación en múltiples disciplinas científicas. El principal inconveniente de la RMN es la baja intensidad de las señales que se producen en un sistema de espines en equilibrio con un campo magnético, es decir, la baja polarización térmica. Las técnicas de hiperpolarización aparecen como alternativas para poder mejorar en varios ordenes de magnitud la señal de RMN, permitiendo reducir los tiempos experimentales y analizar muestras con menor cantidad de núcleos. Este trabajo aborda desde la teoría y los modelos numéricos la mecánica de hiperpolarización de 13C en diamante, mediante bombeo óptico de centros NV y mediante transferencia de polarización electrónica desde centros NV y P1.

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is one of the most powerful analytical and diagnostic techniques, with application in multiple scientific disciplines. The main drawback of NMR is the low intensity of the signals produced in a spin system in equilibrium with a magnetic field, that is, the low thermal polarization. Hyperpolarization techniques appear as alternatives to improve the NMR signal by several orders of magnitude, allowing to reduce experimental times and analyze samples with fewer nuclei. This work addresses from theory and numerical models the mechanics of hyperpolarization of 13C in diamond, by means of optical pumping of NV centers and by transfer of electronic polarization from NV and P1 centers.