《超快速二維和多維高分辨核磁共振波譜新技術及其套用》是依託廈門大學，由陳忠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超快速二維和多維高分辨核磁共振波譜新技術及其套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳忠
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高分辨多維核磁共振(NMR)譜可直觀地揭示核自旋之間化學鍵的連線及空間距離等重要信息。然而，其實驗時間隨著維度的增加而急劇延長，從而其套用領域受到嚴重限制。本課題旨在建立一套基於超快速採樣技術的高分辨多維NMR新方法。擬在我們已達到國際水平的研究基礎上開展如下三方面的研究：(1)基於對單掃描空間編碼、Hadamard編碼、分子間多量子相干技術以及譜圖重建等物理機理深刻理解的基礎上，通過理論表述、計算機模擬和實驗驗證的綜合運用，研究影響高快速多維高分辨NMR譜的採集時間、譜圖解析度以及信噪比的主要內在因素和外在條件。(2)建立和發展既適用於常規液態樣品在勻場良好的情況，也適用於因環境或樣品磁化率差異引起的磁場不均勻情況的超快速高分辨多維NMR譜方法。(3)將所建立的方法套用於典型化學反應和生物組織等實際體系的化學組成、分子結構以及動力學過程的研究，促進NMR技術更深層次和更廣泛的套用。
結題摘要
二維及多維核磁共振（NMR）波譜可將核自旋體系的譜學信息從單一軸擴展到二維平面甚至多維空間，不僅實現複雜譜圖峰的分離，而且可直觀地揭示核自旋之間化學鍵的連線及空間距離等重要信息。然而多維NMR譜的實驗時間隨著維度的增加而急劇增加，嚴重限制了其套用。此外，磁場不均勻對譜圖解析度的影響也是多維NMR在實際套用中必須克服的重要問題。針對這些問題，本課題開展基於超快速採樣技術的高分辨多維NMR新方法的研究。在本項目的支持下，我們通過理論表述、計算機模擬和實驗驗證的綜合運用，系統研究了影響快速多維高分辨NMR的採集時間、譜圖解析度以及信噪比的主要內在因素和外在條件。在採樣時間方面，我們利用單掃描空間編碼方法改變傳統的多次串列採樣為一次並行採樣，輔以Hadamard編碼的多色脈衝實現多通道激發，以實現超快速獲得多維NMR譜。在譜圖解析度方面，利用分子間多量子相干信號的特性，實現不均勻磁場下的高分辨多維NMR譜。在信噪比方面，利用壓縮感測和小波降噪等信號處理方法解決分子間多量子相干超快速採樣過程中信噪比較低的問題。本課題建立和發展了一套超快速高分辨多維NMR譜方法，並開發了相應的信號處理算法和軟體。這些方法既適用於常規液態樣品在勻場良好的情況，也適用於因環境或樣品磁化率差異引起磁場不均勻的情況。。我們將所建立的方法套用於一些典型化學反應體系的化學組成、分子結構以及動力學過程的研究，也將其套用到活體組織定域譜和成像的研究。本項目的研究率先在國際上實現在不均勻磁場下快速獲得高分辨多維NMR譜，從理論上解決了一些重要的科學問題，得到國際同行的重視和肯定。這些工作不僅提升了我們在國際學術界的影響力，而且進一步促進NMR技術更深層次和更廣泛的套用。 在本基金項目的資助下，我們已發表的論文中有37篇為SCI收錄(含國際科研專著的1個專章)，另有2篇論文已被SCI源刊物接受；應邀為國際磁共振專著Annual Reports on NMR Spectroscopy撰寫了1個專章（2013），為國際最權威磁共振刊物Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy撰寫了長篇綜述（2015）；相關研究成果還獲得3項中國發明專利的授權；3位研究生獲得博士學位，1位研究生獲得碩士學位。本項目的研究成果超過了預期的研究目標。
