Equipe Méthodologie en Résonance Magnétique Nucléaire

L’équipe est composée de physico-chimistes qui se sont toujours intéressés aux aspects structuraux et dynamiques de la matière en essayant de développer des nouvelles méthodes d’études par spectroscopie RMN. Nos thématiques de recherche font intervenir aussi bien la phase liquide que la phase solide, mais aussi les techniques d’imagerie et des développements instrumentaux.

Relaxation de spin et diffusion translationnelle


L’équipe s’est depuis longtemps investie dans les méthodes fondées sur la relaxation de spin (avec de nombreuses applications sur l’étude de la mobilité moléculaire, notamment dans les systèmes biologiques).
Nos études concernent toutes les échelles d’objet (des petites molécules aux protéines), tous les systèmes de spins, homonucléaires ou hétéronucléaires, et démarrent à des très bas champs magnétiques (relaxométrie en champ cyclé) jusqu’aux champs les plus élevés utilisés actuellement par les appareils RMN haute résolution.
Les paramètres de relaxation de spin fournissent des informations dynamiques, et parfois structurales: mobilité rotationnelle ou translationnelle des molécules, mobilité locale dans les systèmes complexes ou dynamique de spin induite par le para-hydrogène. La détermination précise des paramètres de relaxation de spin n’est pas nécessairement chose aisée. Ainsi une bonne partie de nos activités est-elle consacrée à des développements méthodologiques.

Exemples d’objets étudiés: molécules-cages calixarènes, fluides dans des milieux mésoporeux, organogels de faible poids moléculaire, interactions moléculaires dans des systèmes moléculaires organiques, diffusion et relaxation dans des milieux poreux…

Développements méthodologiques et instrumentaux en RQN


L’équipe conduit des travaux sur la Résonance Quadrupolaire Nucléaire, une technique assez proche de la RMN mais qui se pratique sans champ magnétique et est capable de détecter les molécules azotées, en particulier les explosifs.
Cette technique de détection des explosifs (notamment ceux des mines anti-personnel) nécessite des développements théoriques, méthodologiques et instrumentaux très spécifiques, un savoir-faire que seuls quelques laboratoires possèdent.

Utilisation du para-hydrogène en RMN


La RMN est une technique réputée pour être peu sensible, la raison principale étant la faible différence de population entre les niveaux d’énergie du système de spins nucléaires, ce qui correspond à une faible polarisation des spins. Le para-hydrogène peut être utilisé pour hyperpolariser les spins nucléaires (ce qui correspond à une augmentation de la polarisation par plusieurs ordres de grandeur).
Cette thématique concerne les études théoriques et expérimentales des différents modes de transfert de l’hyperpolarisation du parahydrogène et son utilisation dans l’interprétation des phénomènes qui surviennent à la suite de réactions d’hydrogénation, avec comme objectif d’augmenter considérablement la sensibilité d’une expérience de RMN ou d’IRM.
Nous sommes équipés d’un générateur permettant de produire de l’hydrogène enrichi à 100%. Nous mettons au point des procédures expérimentales pour optimiser les transferts d’hyperpolarisation.

RMN en phase solide