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Space Selective Spin-Correlated Polarization Components Observed by Solid-State NMR with High-Field Dynamic Nuclear Polarization and Magic-Angle Spinning

杉下, 友晃 大阪大学 DOI:10.18910/77475

2020.09.25

概要

本論文の目的は、高磁場動的核分極法(DNP)とマジック角試料回転(MAS)を利用した固体NMRを用いて、超偏極条件において初めて生じるゼーマン分極の高次項であるスピン相関成分を観測し、これをスピン拡散やスピン緩和を利用した1H絶対偏極率測定および局所構造解析へと応用することにある。

第一章では、最新のMAS固体NMRやDNPメカニズムに関する理論について要約し、従来のNMR理論において行われてきた高温近似を用いたゼーマン磁化の導出と、超偏極下における高温近似の破綻に伴うスピン相関項の出現について解説している。また、本研究を通して利用されたジャイロトロンや極低温ヘリウムガス冷却システムといった本研究独自の実験設備、およびDNP実験において一般的に用いられる試料条件についても触れている。

第二章では、1Hの絶対偏極率を測定する手法の提案と測定結果に対する考察を行っている。まず、ゼーマン分極における一次項である線形成分から高次項であるスピン相関成分を分離するラジオ波およびサブミリ波パルスシークエンスを作成し、それぞれに由来するインフェイズ遷移とアンチフェイズ遷移を観測した。これらのピークに対しスピン動力学シミュレーションスペクトルとのフィッティングを行い、補正された2成分のピーク強度比から2-13C標識アラニン試料などの1H偏極率の計算を行った。従来法の偏極評価法と比較して今回の偏極率がより本来の感度向上を示す手法であることを、バイラジカル分極剤による脱分極や常磁性効果による影響を定量することによって確認し、更にこの手法が1Hの偏極成長時間に依存して局所偏極を反映することを明らかにした。この結果を評価するためにスピン拡散と常磁性緩和を考慮したモデルを立て、スピン拡散係数とラジカル間距離に対応して計算結果が実験値と同様の時間依存性をもつことを示した。

第三章では、スピン相関成分を利用して超偏極領域のみを選択的に測定する手法について詳説している。複数の 2次元NMRパルスシークエンスを導入してアラニン試料やペプチドの微結晶試料を測定し、得られた偏極率やスペクトルについて考察を行った。スピン相関成分に由来する同種核13C-13C2量子/1量子(DQ-SQ)相関スペクトルと、13C-13C双極子相互作用によるリカップリングシークエンスを用いたDQ-SQスペクトルを比較し、結晶表面とそれ以外の内部領域における構造の違いが両者に反映されていることを、13Cごとに異なる化学シフト値をもつことことから検証した。

第四章では、本研究が提案した手法を振り返り、その利点や改善点、応用の可能性について議論している。偏極率測定については、本研究全体を通じた各測定結果の比較によりその妥当性を考察し、一方でスピン濃度とスピン拡散係数が試料内で空間的不均一性をもつ場合にその影響を考慮する必要性と新たな局所情報を与える可能性について指摘している。また、超偏極選択的な局所構造多次元解析をスピンラベル法などの他の技術と組み合わせることにより、原子分解能かつ100nm単位のメソスコピックな視点を併せ持つ手法として応用できる可能性について述べている。

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参考文献

[1] B. Vuichoud, J. Milani, Q. Chappuis, A. Bornet, G. Bodenhausen, and S. Jannin, “Measuring absolute spin polarization in dissolution-DNP by Spin PolarimetrY Magnetic Resonance (SPY- MR)”, Journal of Magnetic Resonance, 260, 127–135, 2015.

[2] B. Aghelnejad, S. Marhabaie, M. Baudin, G. Bodenhausen, and D. Carnevale, “Spin Ther- mometry: A Straightforward Measure of Millikelvin Deuterium Spin Temperatures Achieved by Dynamic Nuclear Polarization”, The journal of physical chemistry letters, 11, 3219–3225, 2020.

[3] K. Tateishi, M. Negoro, S. Nishida, A. Kagawa, Y. Morita, and M. Kitagawa, “Room temperature hyperpolarization of nuclear spins in bulk”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 111, 7527–7530, 2014.

[4] Y. K. Lee, N. D. Kurur, M. Helmle, O. G. Johannessen, N. C. Nielsen, and M. H. Levitt, “Efficient dipolar recoupling in the NMR of rotating solids. A sevenfold symmetric radiofrequency pulse sequence”, Chemical Physics Letters, 242, 304–309, 1995.

[5] M. Hohwy, H. J. Jakobsen, M. Ed´en, M. H. Levitt, and N. C. Nielsen, “Broadband dipolar recou- pling in the nuclear magnetic resonance of rotating solids: A compensated C7 pulse sequence”, Journal of Chemical Physics, 108, 2686–2694, 1998.

[6] M. Hohwy, C. M. Rienstra, C. P. Jaroniec, and R. G. Griffin, “Fivefold symmetric homonuclear dipolar recoupling in rotating solids: Application to double quantum spectroscopy”, Journal of Chemical Physics, 110, 7983–7992, 1999.

[7] M. Carravetta, M. Ed´en, X. Zhao, A. Brinkmann, and M. H. Levitt, “Symmetry principles for the design of radiofrequency pulse sequences in the nuclear magnetic resonance of rotating solids”, Chemical Physics Letters, 321, 205–215, 2000.

[8] M. Hohwy, C. M. Rienstra, and R. G. Griffin, “Band-selective homonuclear dipolar recoupling in rotating solids”, Journal of Chemical Physics, 117, 4973–4987, 2002.

[9] Y. Matsuki, H. Akutsu, and T. Fujiwara, “Precision 1H-1H distance measurement via 13C NMR signals: Utilization of 1H-1H double-quantum dipolar interactions recoupled under magic angle spinning conditions”, Magnetic Resonance in Chemistry, 42, 291–300, 2004.

[10] R. L. Johnson, J. M. Anderson, B. H. Shanks, X. Fang, M. Hong, and K. Schmidt-Rohr, “Spec- trally edited 2D 13C-13C NMR spectra without diagonal ridge for characterizing 13C-enriched low-temperature carbon materials”, Journal of Magnetic Resonance, 234, 112–124, 2013.

[11] B. J. Wylie, B. G. Dzikovski, S. Pawsey, M. Caporini, M. Rosay, J. H. Freed, and A. E. McDermott, “Dynamic nuclear polarization of membrane proteins: Covalently bound spin-labels at protein- protein interfaces”, Journal of Biomolecular NMR, 61, 361–367, 2015.

[12] E. A. Van Der Cruijsen, E. J. Koers, C. Sauv´ee, R. E. Hulse, M. Weingarth, O. Ouari, E. Perozo, P. Tordo, and M. Baldus, “Biomolecular DNP-Supported NMR Spectroscopy using Site-Directed Spin Labeling”, Chemistry - A European Journal, 21, 12971–12977, 2015.

[13] M. A. Voinov, D. B. Good, M. E. Ward, S. Milikisiyants, A. Marek, M. A. Caporini, M. Rosay, R. A. Munro, M. Ljumovic, L. S. Brown, V. Ladizhansky, and A. I. Smirnov, “Cysteine-Specific Labeling of Proteins with a Nitroxide Biradical for Dynamic Nuclear Polarization NMR”, Journal of Physical Chemistry B, 119, 10180–10190, 2015.

[14] M. Kaushik, T. Bahrenberg, T. V. Can, M. A. Caporini, R. Silvers, J. Heiliger, A. A. Smith, H. Schwalbe, R. G. Griffin, and B. Corzilius, “Gd(III) and Mn(II) complexes for dynamic nuclear polarization: Small molecular chelate polarizing agents and applications with site-directed spin labeling of proteins”, Physical Chemistry Chemical Physics, 18, 27205–27218, 2016.

[15] R. Rogawski, I. V. Sergeyev, Y. Li, M. F. Ottaviani, V. Cornish, and A. E. McDermott, “Dynamic Nuclear Polarization Signal Enhancement with High-Affinity Biradical Tags”, Journal of Physical Chemistry B, 121, 1169–1175, 2017.

[16] R. Rogawski, I. V. Sergeyev, Y. Zhang, T. H. Tran, Y. Li, L. Tong, and A. E. McDermott, “NMR Signal Quenching from Bound Biradical Affinity Reagents in DNP Samples”, Journal of Physical Chemistry B, 121, 10770–10781, 2017.

[17] I. Marin-Montesinos, D. Goyard, E. Gillon, O. Renaudet, A. Imberty, S. Hediger, and G. De Pa¨epe, “Selective high-resolution DNP-enhanced NMR of biomolecular binding sites”, Chemical Science, 10, 3366–3374, 2019.

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