Stray Field NMR: Una Nuova Prospettiva sulle Dinamiche Molecolari
La comprensione delle proprietà di trasporto in fluidi e sistemi confinati è fondamentale in numerosi contesti scientifici e tecnologici, dalla geologia alle scienze ambientali, dalla biologia allo stoccaggio dell’energia fino ai processi di separazione basati su membrane. La Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) offre uno strumento unico e non distruttivo per indagare queste proprietà, attraverso misurazioni specifiche per specie dei coefficienti di autodiffusione.
Sebbene la NMR con gradiente di campo pulsato (PFG-NMR) sia ampiamente utilizzata, il suo accesso ai tempi di diffusione è tipicamente limitato a valori non inferiori a circa 10 ms, restringendo la sua applicabilità a sistemi con dinamiche rapide e tempi di rilassamento lunghi. La NMR di diffusione in un gradiente di campo magnetico permanente (STRAFI) offre un approccio complementare e multiscala, consentendo misurazioni di diffusione su un intervallo temporale esteso, da poche centinaia di microsecondi a diverse decine di secondi. Nonostante il suo forte potenziale, questa tecnica rimane raramente implementata a causa di sfide sperimentali e metodologiche.
Questo studio presenta una metodologia STRAFI robusta e versatile, che include una configurazione sperimentale appositamente progettata, sequenze di impulsi ottimizzate e un’analisi rigorosa dei dati, consentendo l’estrazione accurata dei coefficienti di autodiffusione per un’ampia gamma di nuclei. Le capacità dell’approccio sono illustrate attraverso diverse applicazioni, tra cui lo studio di elettroliti concentrati utilizzando nuclei “NMR-esotici” ($^{35}$Cl, $^{79}$Br/$^{81}$Br, $^{127}$I, $^{17}$O) e la caratterizzazione della porosità su scala micrometrica nelle membrane.
Paper: ArXiv.org