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L'une des limitations actuelles de cette technique de mesure réside notamment dans la faiblesse de sa sensibilité intrinsèque. Or, de récents travaux ont démontré que celle-ci pouvait être décuplée par des facteurs 10 000. Ces travaux ouvrent ainsi la voie à de nouvelles applications de la spectroscopie RMN, comme l'imagerie métabolique afin d'identifier in vivo des sites de fonctionnement anormal tels que des tumeurs, mais aussi de nombreux autres domaines d'application s'appuyant sur les propriétés magnétiques de la matière. La méthode consiste à transférer la polarisation des spins électroniques aux spins des noyaux proches, puis à l'ensemble des noyaux par un phénomène dit de diffusion de spins – un transfert de proche en proche à la manière de la chaleur. Ces phénomènes de transfert sont d'une importance capitale mais restent mal compris, bien qu'ils soient étudiés depuis maintenant plus de 70 ans. Dans une nouvelle étude dirigée par Sami Jannin, Professeur à l'Université Lyon 1 et Quentin Stern, doctorant au CRMN, les chercheurs ont développé une méthode novatrice et simple afin de mieux comprendre cette diffusion de spin nucléaire à proximité de l'électron et de la quantifier.

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Les liquides s'écoulent d'un niveau supérieur vers un niveau inférieur. Dans des conditions normales, les liquides ont leur point d'ébullition au-dessus de la température ambiante. Quelles sont les quatre propriétés émergentes de l'eau? En raison des liaisons hydrogène étendues, l'eau a des propriétés émergentes qui affectent la vie sur terre de plusieurs manières. Ceux-ci incluent: la cohésion, l'adhérence, la tension superficielle élevée, la chaleur spécifique élevée, la chaleur de vaporisation élevée et le fait que la glace flotte (la glace en tant que solide est moins dense que l'eau liquide). Pourquoi les quatre propriétés émergentes de l'eau sont-elles importantes? Quelles sont les quatre propriétés vitales de l'eau? L'eau a une cohésion et une tension superficielle élevées et peut absorber de grandes quantités de chaleur en raison du grand nombre de liaisons suivantes entre les molécules d'eau? L'eau a une chaleur spécifique inhabituellement élevée. La glace flotte dans l'eau liquide.

En collaboration avec le National High Magnetic Field Laboratory (États-Unis), l'Université de Gothenburg (Suède) et l'Université de Liverpool (Royaume-Uni), les chercheurs ont démontré la polyvalence de leur technique sur une large gamme d'échantillons. "L'intérêt de notre méthode réside notamment dans le fait qu'elle ne requiert pas la préparation d'échantillon spécifique, ou le développement d'outils complexes, et peut donc s'adapter à une large gamme d'expériences" souligne Sami Jannin. Source: Direct observation of hyperpolarization breaking through the spin diffusion barrier. Stern, Q., Cousin, S. F., Mentink-Vigier, F., Pinon, A. C., Elliott, S. J., Cala, O., & Jannin, S. (2021). Science Advances, 7(18), eabf5735.

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