Conception assistée par ordinateur d'agents polarisants pour la RMN
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La polarisation dynamique nucléaire (Dynamic Nuclear Polarization, DNP) permet d'exacerber la sensibilité de l'analyse chimique par résonance magnétique nucléaire (RMN), grâce à un transfert de polarisation électron-noyau. Cette technique, associée à un champ magnétique élevé, est en passe de révolutionner la spectroscopie RMN de l'état solide, aussi bien en biologie qu'en science des matériaux, sous réserve de la disponibilité de molécules polarisantes suffisamment efficaces.
Les chimistes de l'Inac et leurs collaborateurs ont développé des outils de simulations avancées, permettant de relier la structure de la molécule polarisante à son efficacité DNP. Ils les ont appliqués à des molécules composées de deux cycles radicalaires. Grâce à leurs simulations, ils ont pu contraindre la distance et l'orientation relative entre les deux cycles. Ils ont pu également peaufiner les caractéristiques de cette famille d'agents polarisants, baptisée AsymPol. Ils ont ainsi ajouté une liaison double C=C dans le cycle en C5 pour en améliorer la rigidité, remplacé les méthyles (CH3) par des groupements cycliques pour ralentir la relaxation des spins électroniques ou encore introduit des phosphates pour augmenter la solubilité des molécules dans l'eau.
Des études expérimentale et théorique approfondies montrent que deux membres de cette famille offrent des gains en sensibilité substantiels, tant à 9,4 qu'à 18,8 teslas. Leur efficacité et leur robustesse ont été en particulier observées en analysant la surface à haute résolution d'un important catalyseur industriel, à 18,8 teslas.
Ce travail met en lumière le rôle essentiel des simulations numériques dans la conception d'agents polarisants.
Notes:
*Pipéridine: C5H11N
*Pyrrole: C4H4NH
Références
Computationally Assisted Design of Polarizing Agents for Dynamic Nuclear Polarization Enhanced NMR: The AsymPol Family, J. Am. Chem. Soc.
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