基于芯片上超极化的皮摩尔灵敏度高分辨核磁共振波谱

我们展示了高分辨 NMR 可通过将仲氢诱导超极化（PHIP）与高灵敏度传输线微探测器结合，对微摩尔浓度的分析物达到皮摩尔灵敏度。仲富集氢气通过集成在微流控芯片中的膜扩散进入溶液。以几 $\mu$L 或更少样品体积工作的 NMR 微探测器受益于质量灵敏度的有利缩放。然而，在小体积下，在微流控 NMR 系统中检测浓度低于毫摩尔的物种极为困难。为克服此限制，我们在检测体积为 2.5~$\mathrm{\mu L}$ 的微流控器件上实现了仲氢诱导极化（PHIP）。将氢化反应集成到芯片中可将极化损失降至自旋-晶格弛豫最小，从而允许检测皮摩尔量的物质。这对应于优于 $\mathrm{1\,\mu M\,\sqrt{s}}$ 的浓度检测限，在此样品体积下前所未有。该系统的稳定性和灵敏度允许对信号随流速及其他反应参数的依赖关系进行定量表征，并允许在天然 $^{13}\mathrm{C}$ 丰度下进行同核和异核 2D NMR 实验。