Projet ANR-07-BLAN-0153 – DIPOL : RMN non-linéaire dans les liquides polarisés - Non-linear NMR in polarised liquids
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
Montant : 400000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : Les progrès récents en RMN à haut champ en phase liquide et les efforts continus pour en accroître la sensibilité ont été ponctués par l'observation d'une série de nouveaux phénomènes physiques provoqués par une évolution non linéaire de l'aimantation nucléaire. Dans la plupart des cas, ces comportements découlent de la combinaison des -  effets non linéaires induits (i) par le couplage entre l'aimantation transversale et la bobine -  de détection (amortissement cohérent ou radiation damping, RD) et (ii) par les interactions dipolaires à longue distance (distant dipolar field, DDF) qui ne sont pas moyennées à zéro -  par le mouvement Brownien. L'amortissement cohérent est devenu omniprésent en RMN du fait de l'amélioration et de la miniaturisation des sondes. Les effets induits par les DDF, bien que plus difficiles à observer par RMN en utilisant la polarisation à l'équilibre thermique, ont récemment trouvé un écho important dans la communauté de la RMN à haute résolution du fait de leur complexité et de leurs applications potentielles. Ce projet -  de recherche a pour but d'entreprendre une action commune destinée à étudier et à mieux comprendre la dynamique complexe de l'aimantation nucléaire au sein des liquides fortement polarisés. Le but est de caractériser quantitativement et de décrire théoriquement les effets remarquables qui ont été observés dans les solutions contenant une forte concentration de noyaux orientés par pompage optique. Ce travail est motivé par le nombre croissant d'effets induits par les DDF dans la dynamique en RMN à haut champ, mais est susceptible de concerner divers autres systèmes physiques tels que les condensats de Bose-Einstein, l'3He superfluide, les mélanges dégénérés 3He-4He et les gaz d'hydrogène à deux dimensions. Le développement conjoint de nouveaux outils théoriques et expérimentaux destinés à mieux contrôler l'évolution de l'aimantation nucléaire devrait conduire (i) à réduire les limites induites par les DDF dans l'utilisation de séquences sophistiquées d'impulsions en spectroscopie RMN à haute résolution ; (ii) à clarifier les progrès majeurs récents en IRM qui exploitent les DDF comme agents de contraste ; et (iii) à bénéficier totalement de l'accroissement en sensibilité résultant du transfert de polarisation nucléaire du xénon dissous vers d'autres noyaux grâce aux DDF, phénomène récemment découvert à Saclay. Depuis plus de dix ans maintenant, les effets induits par les DDF, tels que la précession cohérente (spectral clustering) ou les instabilités dynamiques de précession, ont été explorés numériquement et expérimentalement à Paris et à Saclay en utilisant des approches et des systèmes -  complémentaires. L'équipe de Paris utilise des techniques cryogéniques et exploite les plus fortes valeurs de champ dipolaire obtenues en mélangeant de l'hélium 3, polarisé optiquement par échange de métastabilité, à de l'hélium 4 superfluide. Une large gamme de coefficients de diffusion est accessible grâce à la variation du taux de dilution et de la température ; quant à la faible intensité du champ magnétique statique (millitesla), elle garantit un bon contrôle des inhomogénéités de champ. A Saclay, du xénon 129 est polarisé par la méthode d'échange de spin en pompant optiquement un alcalin, le rubidium. Le gaz rare polarisé est utilisé en solution à température ambiante et est étudié dans un spectromètre à haut champ (11,7T). Ce système offre l'avantage de la très forte sensibilité en terme de déplacement chimique du xénon et de la possibilité d'étudier indépendamment et simultanément le solvant et les solutés. De nouveaux phénomènes dynamiques ont été récemment mis en évidence par les deux équipes. Des séquences de renversement du temps ont été mise en oeuvre à Paris. Combinées à la pondération par diffusion, elles permettront de sonder la croissance et la structure spatiale des distributions d'aimantation induites par les DDF. A Saclay, les observations récentes d'émissions maser multiples