A ressonância magnética nuclear (NMR) é empregada em uma ampla gama de aplicações. Na quimica, a espectroscopia de ressonância magnética nuclear está em uso padrão para fins de análise, enquanto na área médica, A ressonância magnética (MRI) é usada para ver as estruturas e o metabolismo do corpo. Cientistas da Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) e do Helmholtz Institute Mainz (HIM), trabalhando em colaboração com pesquisadores visitantes de Novosibirsk na Rússia, desenvolveram um novo método de observação de reações químicas.

Para este propósito, eles usam espectroscopia de NMR, mas com uma variação incomum:não há campo magnético. "Essa técnica tem duas vantagens. Para começar, somos capazes de analisar amostras em recipientes de metal e, ao mesmo tempo, podemos examinar substâncias mais complexas feitas de diferentes tipos de componentes, "disse o professor Dmitry Budker, chefe do grupo baseado em Mainz. "Achamos que nosso conceito pode ser extremamente útil quando se trata de aplicações práticas."

Como técnica química, A espectroscopia de NMR é usada para analisar a composição de substâncias e determinar suas estruturas. NMR de alto campo é frequentemente usado, que permite o exame não destrutivo de amostras. Contudo, este método não pode ser usado para observar reações químicas em recipientes de metal porque o metal atua como um escudo, prevenir a penetração das frequências relativamente altas. Por esta razão, Os recipientes de amostra de NMR são normalmente feitos de vidro, quartzo, plástico, ou cerâmica. Além disso, Os espectros de NMR de alto campo de amostras heterogêneas contendo mais de um componente tendem a ser pobres. Existem conceitos mais avançados, mas muitas vezes têm a desvantagem de não possibilitar o monitoramento in situ das reações.

Uso de ressonância magnética de campo zero a ultrabaixo proposto como solução

A equipe liderada pelo professor Dmitry Budker propôs, portanto, o uso de ressonância magnética nuclear de campo zero a ultrabaixo, ZULF NMR para abreviar, a fim de contornar os problemas. Nesse caso, devido à ausência de um forte campo magnético externo, um recipiente de metal não terá efeito de blindagem. O grupo de pesquisa usou um tubo de ensaio de titânio e um tubo de ensaio de vidro NMR convencional para comparação em seus experimentos. Em cada caso, O gás hidrogênio paraenriquecido foi borbulhado em um líquido para iniciar uma reação entre suas moléculas e o hidrogênio.

Os resultados mostraram que a reação no tubo de titânio pode ser facilmente monitorada usando ZULF NMR. Foi possível observar a cinética da reação em curso com alta resolução espectroscópica enquanto borbulhava continuamente o gás para-hidrogênio. "Prevemos que ZULF NMR encontrará aplicação no campo da catálise para monitoramento de reação operando e in situ, bem como no estudo de mecanismos de reação química em condições realistas, "escrevem os pesquisadores em seu artigo publicado na principal revista científica Angewandte Chemie International Edition .

Três pesquisadores do Centro Internacional de Tomografia em Novosibirsk também estiveram envolvidos no projeto, ou seja, o professor Igor V. Koptyug, um pesquisador visitante no HIM em Mainz, Dudari B. Burueva, um candidato ao doutorado de Koptyug que também foi um pesquisador visitante e um dos primeiros autores conjuntos do estudo agora publicado, e Dr. Kirill V. Kovtunov. "Tristemente, nosso colega Kirill Kovtunov faleceu durante a preparação do manuscrito para esta publicação. Suas contribuições foram muito importantes para nós, "reconheceu o professor Dmitry Budker. Além disso, um grupo de jovens cientistas do HIM e JGU colaborou no projeto de pesquisa, a saber, o primeiro autor conjunto, Dr. James Eills, e Dr. John W. Blanchard, junto com os doutorandos Antoine Garcon e Román Picazo Frutos.