报告时间：2024年2月27日 上午10：00 (10:00, Feb 27, 2024)

报告地点：物质科研楼A309会议室(Room A309, Material Science Building)

报告人: 赵雨婕 博士

报告题目/ Title：高灵敏度脉冲电子顺磁共振（EPR）和动态核极化（DNP）的方法论研究

                              Methodology development of high sensitivity pulsed EPR and DNP

摘要/Abstract:

动态核极化（DNP）是一种将电子自旋极化转移至原子核的过程，它是一种广泛用于提高核磁共振（NMR）灵敏度的技术。在这次报告中，我将讨论用自制的94GHz高功率脉冲电子顺磁共振（EPR）光谱仪HiPER进行DNP实验。该光谱仪与任意波形发生器（AWG）集成，可以提供峰值功率为1.3kW的任意波形。在DNP实验中使用高峰值功率频率扫描脉冲，我们在65 K下仅用3秒钟得到的静态cross-effectDNP增强高达340。本报告还将介绍对不同极化剂的EPR表征，讨论DNP的温度依赖性，揭示了电子光谱扩散和极化剂分子结构的影响。此外，报告还包含首个在94 GHz下不同相干脉冲solid-effect DNP方案的比较研究，包括XiX、TPPM和adiabatic solid-effect效应，以及对DNP/EPR光谱仪的ENDOR升级，并介绍了初步的室温¹H ENDOR和低温¹⁹F ENDOR实验，其中一种结合了形状脉冲激发和在中频下转换的数据处理的组合方法可以有效抑制直流，实现了信噪比的三倍增强。如果时间允许，我还将简要介绍关于磁场校准、过渡金属DNP和锂枝晶DNP表征以及其他正在进行的项目。

Dynamic nuclear polarisation (DNP) is a process that transfers electron spin polarisation to nuclei and is a technique that has been widely used to improve nuclear magnetic resonance (NMR) sensitivity. In this talk I will discuss the implementation of a DNP extension to a home-built high power pulsed electron paramagnetic resonance (EPR) spectrometer, HiPER, integrated with an arbitrary waveform generator (AWG), operating at 94 GHz. The use of high-peak power inverting chirped pulses leads to a static cross-effect DNP enhancements of 340within 3 seconds at 65 K with a mixture of 4-amino TEMPO and DNP juice [1]. Several other nitroxide radical polarising agents are also investigated and systematic study into the DNP temperature dependence for different polarising agents reveals the impact of spectral diffusion and the molecular structure of polarising agents. We will also present the first comparative study of coherent pulsed solid-effect DNP schemes including XiX, TPPM, and the adiabatic solid-effect at 94 GHz.In addition, an ENDOR upgrade to the DNP/EPR spectrometer is also described, and preliminary room-temperature ¹H ENDOR and low-temperature ¹⁹F ENDOR experiments presented, where a combined approach involving shaped pulse excitation and data processing at an intermediate frequency in down-conversion for DC suppression yields a threefold enhancement in SNR. If time permits, I will also givea brief summary to ongoing projects on magnet shimming, transition metal DNP and DNP characterisation for lithium dendrites.

报告人简介/Curriculum Vitae:

赵雨婕在中国浙江大学材料科学与工程专业获得了工学学士学位后，于2019年加入圣安德鲁斯大学的毫米波与电子顺磁共振（EPR）小组，开始了她的博士研究。她于2024年1月初获得了博士学位，并将在今年晚些时候加入麻省理工学院的Griffin实验室。她的博士项目旨在通过构建和测试DNP探头，改造现有的高功率高场脉冲EPR光谱仪，以用于大容量核磁共振（NMR）测量。自从开始博士项目以来，赵雨婕完成了多个磁共振和微波设计任务，包括W波段EPR的灵敏度增强、zero-deadtime EPR，以及94 GHz DNP和ENDOR光谱仪的开发和应用。基于升级的光谱仪，她在94 GHz下展示了多种极化剂的大幅静态DNP增强效果，并实现了94GHz下多种高功率脉冲EPR和DNP方法论的首次实验验证。

[1] Zhao, Y., El Mkami, H., Hunter, R., Casano, G., Ouari, O., Smith, G. (2023). Large cross-effect dynamic nuclear polarisation enhancements with kilowatt inverting chirped pulses at 94 GHz. Communications Chemistry.