基于光学磁谱仪的零场 NMR 13C 自然丰度测定
化学物理
2026-04-30 v1 量子物理
摘要
零场（ZF）核磁共振（NMR）谱度通过探测核之间的标量 J 耦合，省去大型均匀磁场，从而实现低成本和几何灵活的检测，包括通过导体外壳。尽管具有这些优势，但由于灵敏度不足以及难以预测零场上密集谱线群的出现，限制了其在化学分析中的更广泛应用。本文首次在无需超极化或特殊样品制备的情况下，使用紧凑型商业 87Rb 磁导计对天然丰度（1.1%）13C ZF 谱度进行测定。仪器改进后实现更高灵敏度、<250 mHz 线宽以及>一周的稳定性，使其能够在 13 种分子库中实现同位素分辨率指纹谱，包括鉴别稀有（0.0121%）双 13C 标记物种。同步地，我们展示了基于振动校正的密度泉函理论（DFT）用于预测化学结构多样分子的 ZF NMR 谱，精度达亚厘秒级。将实验与这些计算结果进行比较后，剩余偏差可作为化学信息源报告氢键、水合作用以及在高离子浓度下的离子配对。总体而言，这些结果为 DFT 辅助的 ZF NMR 作为无场约束分子鉴定平台以及从响应 J 耦合可观测量中提取瞬时溶液结构贡献了重要一步。
引用
@article{arxiv.2604.26071,
title = {DFT-assisted natural abundance 13C zero-field NMR via optical magnetometry},
author = {Blake Andrews and Xiao Liu and Raphael Zumbrunn and Calvin Lee and Sahand Adibnia and Emanuel Druga and Martin Head-Gordon and Ashok Ajoy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.26071},
year = {2026}
}
备注
9 pages, 5 figures