零场至超低场核磁共振

零场和超低场核磁共振（ZULF NMR）是一种核磁共振模式，其实验在分子和材料内部的自旋-自旋相互作用强于塞曼相互作用的场中进行。这通常发生在微特斯拉强度或更低的外部磁场下，远小于地球磁场。在 ZULF NMR 中，对自旋-自旋耦合和自旋弛豫速率的测量为识别化学物质和化学片段，以及进行样品或过程分析提供了一种无损手段。由于不存在强外部磁场所施加的对称性，实验可以利用在高场 NMR 中被抑制的核自旋哈密顿量项，从而在从暗物质搜寻到临床成像用超极化造影剂制备的广泛领域中开辟了新的能力。此外，由于在 ZULF NMR 中拉莫尔频率通常处于音频频段，核自旋可以用直流磁场脉冲进行操控，并使用高灵敏度磁力计进行检测。与高场 NMR 相比，低频信号能轻易穿透金属等导电材料，且非均匀样品不会导致共振谱线增宽，这意味着高分辨率光谱是可能的。ZULF NMR 光谱学显著的实用优势在于其光谱仪系统成本低、相对简单且便携。近年来，得益于磁力计灵敏度的提高及其商业化普及，以及超极化方法的发展（为将信号强度提升几个数量级提供了简单手段），ZULF NMR 变得更加易于实现。本文回顾了这些主题，并对 ZULF-NMR 研究的潜在未来方向进行了展望。