Ultranopea Laplace NMR

Perinteiset moniulotteiset NMR-kokeet ovat pitkäkestoisia, koska mittauksia joudutaan toistamaan jopa satoja kertoja moniulotteisen datan keräämiseksi. NMR on myös suhteellisen epäherkkä menetelmä, minkä vuoksi näytteiden pitoisuuksien täytyy olla korkeita.
Diffuusio- ja relaksaatiomittauksista koostuva Laplace NMR (LNMR) paljastaa yksityiskohtaista tietoa molekyylien liikkeestä. Sen avulla saatetaan havaita molekyylien erilaiset fysikaaliset tai kemialliset ympäristöt, vaikkeivat ne olisikaan havaittavissa spektrissä. Tavanomaisen NMR-spektroskopian tavoin myös moniulotteiset LNMR-kokeet ovat pitkäkestoisia ja epäherkkiä. Tämä heikentää nopeiden prosessien tutkimista reaaliajassa.
Väitöstyössä kehitettiin useita ultranopeita LNMR-kokeita, joiden avulla edellä mainittuihin heikkouksiin voidaan vastata. Ultranopea LNMR -menetelmä perustuu moniulotteisen informaation avaruudelliseen koodaukseen, jolloin se saadaan luettua yhdellä mittauksella. Tällöin kokeiden kesto lyhentyy murto-osaan verrattuna tavanomaiseen kokeeseen ja avaa ennennäkemättömiä mahdollisuuksia nopeiden prosessien tutkimiseen reaaliajassa. Lisäksi menetelmä tekee mahdolliseksi kokeiden herkkyyden kasvattamisen useilla kertaluvuilla niin kutsuttujen hyperpolarointitekniikoiden avulla. Tällöin pystytään tutkimaan hyvin matalan pitoisuuden näytteitä, kuten solujen aineenvaihduntatuotteita.
Väitöstyössä kehitettyjä menetelmiä voidaan soveltaa laajasti eri tieteenaloilla kuten kemiassa, biokemiassa, geologiassa ja lääketieteessä. Menetelmien avulla voidaan tutkia esimerkiksi syöpäsolujen aineenvaihdunnan dynamiikkaa reaaliajassa. Menetelmät soveltuvat myös matalan kentän liikuteltaville NMR-laitteille, joita hyödynnetään öljy- ja kaivosteollisuudessa sekä arvokkaiden kulttuuriperintökohteiden tutkimiseen niitä vahingoittamatta. Edullisten matalan kentän laitteiden ja uusien menetelmien avulla korkeatasoinen NMR-analyysi tulee laajasti saataville jopa kehittyvissä maissa.