+ All documents
Home > Documents > First DNP Results from a Liquid Water-TEMPOL Sample at 400 MHz and 260 GHz

First DNP Results from a Liquid Water-TEMPOL Sample at 400 MHz and 260 GHz

Date post: 09-Dec-2023
Category:
Upload: independent
View: 0 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
9
Appl. Magn. Reson. (2008) 34, 399407 DOI 10.1007/s00723-008-0128-2 Printed in The Netherlands First DNP Results from a Liquid Water-TEMPOL Sample at 400 MHz and 260 GHz M. J. Prandolini, V. P. Denysenkov, M. Gafurov, S. Lyubenova, B. Endeward, M. Bennati * , and T. F. Prisner Institute of Physical and Theoretical Chemistry, Center for Biomolecular Magnetic Resonance, J. W. Goethe University Frankfurt, Frankfurt am Main, Germany Received 16 October 2007; revised 10 January 2008 © Springer-Verlag 2008 Abstract. Using a newly designed liquid-state dynamic nuclear polarization (DNP) spectrometer op- erating at a magnetic field of 9.2 T, a DNP enhancement of #4.0(1) was achieved for protons in a liquid water-TEMPOL sample. The DNP mechanism was observed to be the Overhauser effect, where the polarization was transfered via electronproton dipolar relaxation. At full microwave power, the sample was heated by 17 K above room temperature, causing a significant increase in the DNP en- hancement. These first results from the Frankfurt liquid-state DNP spectrometer represent a signifi- cant step towards the application of DNP to large biomolecules in the liquid state. 1 Introduction The early development of liquid-state dynamic nuclear polarization (DNP) was performed at low magnetic fields, where the Overhauser effect (OE) [1] was found to be most effective. Other DNP mechanisms, such as solid effect (SE), thermal mixing (TM), or cross effect (CE), also initially studied at low magnetic fields, are effective in the solid state [2, 3]. The progress towards high-field DNP of large biomolecules in aqueous solutions has been restricted for two reasons. Firstly, in the 1960s it was predicted that the DNP enhancement of the OE at higher magnetic fields (over 3 T) rapidly decreases to zero [4]. Thus, with the develop- ment of high-field liquid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectrometers, DNP was not considered a viable option. The second reason is the large dielec- tric losses of water at high microwave (MW) frequencies [5], which cause con- siderable sample heating due to the electric field and greatly reduce the quality factor, Q, of MW cavities. For example, at 260 GHz the skin depth of pure water * Present address: Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen, Germany
Transcript

������������� ��������������������

�����������������������������

!"#�$�"�%&��'�#&�!��$�

������ ��� ��� ��� ����� �� ������������������� ���� �� ��

���� �� � �!�� "#�� $�

�%&'%&��!�� �!�(� )%&%&��!*��!+�,(��%� $�����,(� �%&�*�-�!�,�(� .%&�!��/���(

�%� .�!!����(� �$� �%&�%&���!��

��#"#(#�� )� &*�"+��� �$� %&� !�#"+��� ,&�-"�#!*�� ,�#�!� ) !� ." - ��+(��!� ����#"+� �� �+��

/��0��1 �#&�� 2"3�!�"#*� 4!�5)(!#�� 4!�5)(!#� �-� ��"�� 1�!-�*

�+�"3�$� �6� �+# 7�!� ����8� !�3"��$� ��� /�(�!*� ����

9� :�!"��!�;�!���� ����

0-����1�%� 2�"�� �� �<�*� $��"��$� �"=("$��#�#�� $*�-"+� (+���!� � ��!">�#" � ��' �� ���+#! -�#�!� ��

�!�#"�� �#� �� -���#"+� )"��$� )� ���� %�� �� �' � �&�+�-�#� )��������� <��� �+&"�3�$� ) !� �! # �� "� �

�"=("$�<�#�!�%?� �@� ��-�����%&���' �-�+&�"�-�<��� 7��!3�$� # � 7�� #&���3�!&�(��!� �))�+#��<&�!�

#&�� � ��!">�#" � <��� #!��)�!�$� 3"�� ���+#! ��! # � $"� ��!� !���A�#" �� �#� )(��� -"+! <�3�� � <�!�� #&�

��-���� <��� &��#�$� 7*� ��� B� �7 3�� ! -� #�-��!�#(!��� +�(�"�� �� �"�")"+�#� "+!����� "� #&�� �' � ��

&�+�-�#�� %&���� )"!�#� !��(�#�� )! -� #&�� 4!�5)(!#� �"=("$��#�#�� �' � ���+#! -�#�!� !��!���#� �� �"�")"�

+�#� �#��� # <�!$�� #&�� ����"+�#" � )� �' � # � ��!��� 7" - ��+(���� "� #&�� �"=("$� �#�#��

2� 3!�����1���!

%&�� ��!�*� $�3�� �-�#� )� �"=("$��#�#�� $*�-"+� (+���!� � ��!">�#" � ��' �� <��

��!) !-�$� �#� � <�-���#"+� )"��$���<&�!�� #&���3�!&�(��!� �))�+#� ��?�� C�D�<��� ) ($

# � 7�� - �#� �))�+#"3��� �#&�!� �' � -�+&�"�-��� �(+&� ��� � �"$� �))�+#� �:?��� #&�!-��

-"A"�� �%���� !� +! ��� �))�+#� �,?��� ��� � ""#"���*� �#($"�$� �#� � <� -���#"+� )"��$��

�!�� �))�+#"3�� "� #&�� � �"$� �#�#�� C��� �D�� %&�� �! �!���� # <�!$�� &"�&�)"��$� �' � )

��!���7" - ��+(���� "� �=(� (�� � �(#" ��&���7��� !��#!"+#�$� ) !� #< � !��� ���4"!�#�*�

"� #&�� ��6��� "#� <��� �!�$"+#�$� #&�#� #&�� �' � �&�+�-�#� )� #&�� �?� �#� &"�&�!

-���#"+� )"��$�� � 3�!� �� %�� !��"$�*� $�+!������ # � >�! � C�D�� %&(��� <"#&� #&�� $�3�� ��

-�#� )� &"�&�)"��$� �"=("$��#�#�� (+���!� -���#"+� !�� �+�� �'��� ���+#! -�#�!��

�' � <��� #� + �"$�!�$� �� 3"�7��� �#" �� %&�� ��+ $� !��� � "�� #&�� ��!��� $"���+�

#!"+� � ����� )� <�#�!� �#� &"�&� -"+! <�3�� ��0�� )!�=(�+"��� CED�� <&"+&� +�(��� + �

�"$�!�7��� ��-���� &��#"�� $(�� # � #&�� ���+#!"+� )"��$� �$� �!��#�*� !�$(+�� #&�� =(��"#*

)�+# !����� )��0�+�3"#"���� 4 !� �A�-����� �#� �6��1F>� #&�� �5"� $��#&� )� �(!��<�#�!

�� !���#� �$$!���G� ��A� ��+5� ��#"#(#�� ) !� ." �&*�"+��� ,&�-"�#!*�� 1H##"���� 1�!-�*

��� ���/�� !�$ �""� �#� ���

"�� �7 (#� ���� --�� %&�� � �(#" � # � #&"�� ��##�!� �! 7��-� "�� #&�� (��� )� �0� !�� �#

+�3"#"���� <&"+&� ���#"���*� ����!�#�� #&�� ���+#!"+� �$� -���#"+� )"��$�� �) !� $�#�"��� )

(!� �0� +�3"#*� �$� �' � ���+#! -�#�!� ���� !�)�� 6��� %&�� ���#� �"#(�#" � )� �"=("$�

�#�#�� �' � �#� � <� -���#"+� )"��$�� <��� �(--�!">�$� "� #< � !�3"�<� �!#"+���� C��� �D�

�� #&�� #&�!� &�$�� "� #&�� � �"$� �#�#�� #&�!�� &��� 7��� + �"$�!�7��� �! �!���

# <�!$�� &"�&�)"��$� �' � � ��!��� 7" - ��+(���� 7*� 1!"))"I�� �! (�� �#� �����+&(�

��##�� ��#"#(#�� )� %�+& � �*� C�D�� %&�� �' �-�+&�"�-�� %�� �$� ,?�� "3 �3"�� �

#&!�����"� �! +���� �"����� $"� ��!�+ (���$� #< � ���+#! � ��"�� �$� �� (+���!� ��"��

<�!�� �& <� # �&�3�� + �"$�!�7��� �))"+"�+*� �#� &"�&�-���#"+� )"��$����+�#�*�� �3�

��!��!� �' � �&�+�-�#�� <�!�� �+&"�3�$� 7*� $"!�+#�*� �A�� "#"�� #&�� #&!�����"

�! +���� (�"�� 7"!�$"+���� C��D�� "����� �#! ��*� + (��"�� #&�� #< � )!��� ���+#! �� "� �

�"����- ��+(���� 4(!#&�!- !��� "� #&�� � �"$� �#�#�� �#� � <� #�-��!�#(!��� ��7 (#����B��

#&�� $"���+#!"+� � ����� )� <�#�!� �!�� �!��#�*� !�$(+�$�� 2$�!� #&�� !�=("!�-�#�� )

-��"+������ ��""�� �$� ��-���� 3 �(-�� ) !� � $� '�� ���"#"3"#*�� #&�� �!���#

$��"�� )� #&�� � �"$��#�#���0��#!(+#(!�� &��� �� � <�=(��"#*� )�+# !��������� �$� #&�!��

) !��� #&�� �(++���� )� #&���� �A��!"-�#�� $���$�� � (�"�� &"�&�� <�!� �*! #! �� ��

�0� � (!+��� C��D�

0&�!���� #&�� #&!�����"� ,?� �! $(+��� ��!��� � �"$��#�#�� �' � �&�+�-�#�� �#

&"�&� -���#"+� )"��$��� #&"�� &��� #� 7��� �& <� ) !� �"=("$��� <&�!�� ��- �#� �A+�(�

�"3��*� #&�� �?� &��� 7��� �#($"�$�� �� �(--�!*�� #&�� �?� �&�+�-�#� �� "�� (�(���*

)�+# !">�$� "#

��

���

� ��

� ���

<&�!�� �� "�� #&�� �' � + (��"�� + �#�#�� �� "�� #&�� ���5���� )�+# !� ��������������<�

<&�!�� ��� �$� ��<� �!�� #&�� (+���!���"� !���A�#" � <"#&� �$� <"#& (#� )!��� !�$"+�����

�� "�� #&�� $��!��� )� ���+#! � ��"� ��#(!�#" �� �$� ��� �$� ��� �!�� #&�� �*! -���#"+

!�#" �� )� #&�� ���+#! � �$� (+��(��� !����+#"3��*�� �� #&�� +���� )� �! # �� #&�� -�A"�

-(-� �&�+�-�#� "�� 6E��� ���(-"�� #&�� #&�!� ��!�-�#�!�� �!�� ("#*� �"����� ��� ��

�������� 2�"�� �=(�#" �� ����� �$� ����� )! -� !�)�� ��� 4"��� �� �& <�� #&�� $���$�+�

)� #&�� + (��"�� + �#�#�� ��� � #&�� �! $(+#� ����� <&�!�� ��� "�� #&�� ���+#! � ��"

)!�=(�+*� �$� �� "�� #&�� + !!���#" � #"-��� ) !� �+���!� �$� $"� ��!� + (��"�� -�+&��

"�-��� ��� �� �A�-����� �#� #&�� ���+#! � ��"� @�!- !� )!�=(�+*� )� �6�� 1F>� �$

!���#"3��*� �& !#� + !!���#" � #"-��� ������E� ����� #&�� �?� "�� +� ��� # � >�! � ) !� �(!�

$"� ���$"� ��� !���A�#" � �4"��� ����F <�3�!��<&�� �+���!� + (��"�� "�� $ -"�#�� ��!��

�&�+�-�#�� �!�� � ��"7��� ")� #&�!� !���A�#" � ��#&<�*�� �!�� 5��#� # � �� -""-(-�

%&�� )"!�#� �##�-�#� �#� +&�����"�� #&�� + 3�#" ��� <"�$ -� #&�#� #&�� �?� "�� #

�))"+"�#� �#� &"�&� -���#"+� )"��$�� <��� ��!) !-�$� 7*� 1!"))"I�� �! (��� :"���� ��

&�+�-�#�� )� ����� ������6� �$� ���� <�!�� �+&"�3�$� � #&�� "� # ���� �� � "� &� ���,� "� ,,����

�E'� "� ,6FE'F��� �$���4� "� ,646�� !����+#"3��*�� %&"�� �A��!"-�#� <��

��!) !-�$� � �� E� %� �' � ���+#! -�#�!� (�"�� �� $�(#�!�#�$� 7�>��� � �(#" � <"#&

!�$"+��� ����7"�$"�&�*�������&�*����*�� �.� ��� C��D��%&�� � �"#"3�� �"�� )� #&�� ��

&�+�-�#� ���� "�� ���#"3�� �$� ��� "�� � �"#"3�� ) !� ���� (+��"� �A+��#� ) !��E'�� "$"�

+�#�$� #&�#� �+���!� + (��"�� <��� #&�� $ -"�#� !���A�#" � �! +����� F <�3�!� ) !� �F

����' � "� �� @"=("$�0�#�!�%?� �@� :�-���

(+��"�� �� �-���� ���#"3�� �&�+�-�#� )� �*����E� $(�� # � ���+#! �(+���!� $"� �

��!� !���A�#" �<��� 7��!3�$�� %&���� !��(�#�� �& <� #&�#��' �<"#&� �+���!� "#�!�+#" �

< !5�� ��� � �#� &"�&� -���#"+� )"��$�� 7(#� !�=("!��� ���+")"+� "#�!�+#" �� 7�#<��� #&�

!�$"+��� �$� � �3�#�� �$$"#" ���*�� "#� -"�&#� 7�� $"))"+(�#� # � #!��)�!� #&�� � ��!">�#"

)� �(+&� (+��"� # � ��!��� 7" - ��+(����

4 !� &"�&�)"��$� �"=("$��#�#���' ��<�� #&�!�) !�� �! � ��� �� �#!�#��*�<&�!�7*� �! �

# �� )� #&�� �=(� (�� � �3�#� �!�� $"!�+#�*� � ��!">�$�� %&"�� � ��!">�#" � +�� 7�� #!���

)�!�$� 7*� ��"� $"))(�" � !� (�"�� �(���� #�+&"=(��� # � #&�� �! # �� )� ��!��� 7" �

- ��+(����� %&�� +&�����"�� ��!#� )� #&"�� �#!�#��*� "�� #&�� ""#"��� �#��� )� � ��!">"�

#&�� � �3�#�� ��� ��!#� )� �� ?(! ���� ���"�� :#($*� .����' �� �� �' � ���+#! -�

�#�!� ��!�#"�� �#� ���� %� <��� + �#!(+#�$� # � �A�� !�� #&"�� �A��!"-�#���*� ����� !�)�

6��� �� #&"�� ����!�� #&�� )"!�#� !��(�#�� )! -� �� �"=("$� <�#�!�%?� �@� ��-���� �!�� �!��

��#�$�� 2�A��+#�$� ��!��� �' � �! # � �&�+�-�#�� 3"�� #&�� �?� #&! (�&� $"� ���

$"� ��� !���A�#" � <�!�� 7��!3�$�� %&�� �))�+#�� )� �0� &��#"�� <�!�� 7��!3�$�� "�

+!���"�� #&�� �&�+�-�#� �3�� )(!#&�!� �#� &"�&�!��0�� <�!� ��3����� ��"7���- $"�

)"+�#" �� # � #&�� �A��!"-�#��� ��#(�� # � )(!#&�!� "-�! 3�� #&�� �' � �&�+�-�#� �!�

$"�+(���$�� %&���� !��(�#�� !��!���#� �� �"�")"+�#� �#��� # <�!$�� �"=("$��#�#�� �' � )

��!��� 7" - ��+(����

"� ��� �������!1�� /��4� �4�� 0�� �1����!� ��� ��

% � -���(!�� #&�� �- (#� )� �0� &��#"�� �$� $�- �#!�#�� #&�� ��!) !-�+�� )� #&�

$ (7���)!�=(�+*� !�� �# !� $��+!"7�$� "� !�)�� 6�� '�� )� �� $"�#"���$� <�#�!� ��-���

0.01 0.1 1 10

ωSτ

Translationdiffusion

Rotationaldiffusion

Λ=1

Λ=0.1

Λ=0

.01

Λ=0

.001

Λ=0

0.5

0.0

�0.5

�1.0

Co

up

ling

co

nst

ant ξ

100

��5%� 2%� @"=("$��#�#�� �' � + (��"�� + �#�#�� ��� ��� �� )(+#" � )� #&�� �! $(+#������� %&�� #< � � �"$� �"��

- $��� #&�� $"� ���$"� ��� !���A�#" � -�+&�"�-� ) !� #!����#" ��� �$� ! #�#" ��� $"))(�" �� %&�� $��&�$

�"��� - $��� �+���!� !���A�#" �� <&�!�� �� $��+!"7��� #&�� �- (#� )� ���5���� + -"�� )! -� �� #"-��$����

$�#� ���+#! � ��"� !���A�#" �� %&�� 3�!#"+��� �"�� �#���������� "�� #&�� �! $(+#� )� �6�� 1F>� #"-��� �� + !!��

��#" � #"-�� )� �E� ���� <&"+&� + !!��� $�� # � (!� �A��!"-�#��� + $"#" ��

��� ���/�� !�$ �""� �#� ���

<��� -���(!�$�� <&�!�� #&�� +&�-"+��� �&")#� $���$�+�� � #�-��!�#(!�� "�� 5 <

���������� ��-�J,� C��D��� %&�� <�#�!� � �(#" � <��� #�5�� (�� "# � �� =(�!#>� +��"���!*�

�(!+&���$� )! -� �*-"+! ��<"#&� �� "�!� $"�-�#�!� �"�$��� )� ���E�--� �$� �� (#�!

$"�-�#�!� � �$��� )� ���E� --�� %&�� +��"���!*� <��� #&�� ���+�$� �� �� #&�� �A"�� )� #&�

&��"A� $ (7��� !�� �# !� �$� &��$� "� ���+�� 7*� - 3�7��� ��(��!�� �#� �"#&�!� �$�� %&�

&��"A� $ (7��� !�� �# !� ��!3��� ��� 7 #&� ��'��#(�$� + "�� �$� ���0�+�3"#*�� %&�

-�A"-(-� "+"$�#� � <�!� �0� �#� #&�� +�3"#*� <��� -���(!�$� # � 7�� ���! A"-�#��*

���-0�� �$� #&��-"+! <�3�� +�3"#*� ����������<��� +!"#"+���*�-�#+&�$� # � #&�� #!���

-"��" � �*�#�-� ����� !�)�� 6� ) !�- !�� $�#�"������)#�!� #("�� #&���0�+�3"#*� # �- $�

%?���� �#� �6��1F>�� #&�� $"�#�+�� 7�#<��� #&�� ��(��!�� <��� ���! A"-�#��*� ��6�--�

!��(�#"�� "� �� ��-���� �">�� )� �� ��� %&�!��)#�!�� �� '�� ���+#!(-� )� #&�� <�#�!

��-���� <��� #�5�� <"#&� �$� <"#& (#� �0� �4"��� ���

�� 4"��� ��� #&�� ���5� � #&�� ��)#�&�$� �"$�� <��� )! -� <�#�!� - ��+(���� "�"$�

#&�� �0� +�3"#*�� �0� &��#"�� +�(��$� �� $�+!����� "� #&�� +&�-"+��� �&")#� )� ���E

��-� )� #&�� -�"� ���5�� !��(�#"�� "� �� ��#"-�#�$� #�-��!�#(!�� "+!����� )� ��� B�

�� �$$"#" �� #&�� # #��� �"�� <"$#&� "+!����$� 7*� ��K� (� � #&�� ����"+�#" � )��0�

<&"��� #&�� "#��!�#�$� '�� �"���� �">�� !�-�"�$� #&�� ��-��� %&�� 7! �$�"�� <��

+�(��$� 7*� �� $"�#!"7(#" � )� ���+#!"+��0� )"��$�� "�"$�� #&�� ��-����� '�#(!���*�� #&�

�! # �� <"#&"� <�#�!� - ��+(���� �!�� -���#"+���*� �=("3���#� �$� #&�!�) !�� !�� �

�#�� �#� �� �"���� '�� �"��� %&�� -(�#"��"+"#*� )� '�� <�#�!� ���5�� "�� $(�� # � #&�

+ �#!(+#" � $�#�"��� )� #&�� $ (7��� !�� �# !� �$� #&�� $"))�!�+��� "�-���#"+� �(��

+��#"7"�"#*� )� #&�� �(!! ($"�� -�#�!"����� 0�#�!� - ��+(���� <"#&"� #&�� !�$" � )!��

=(�+*� �!)�� &��"A� + "��� & <�3�!�� �*"�� (#�"$�� #&�� +�3"#*�� �A��!"�+�� $"))�!�#

� +��� )"��$�� �$� �!�� �&")#�$� # � #&�� !"�&#�� + -��!�$� # � <�#�!� - ��+(��� "�"$�� #&�

+�3"#*�� %&�� ���5�� � #&�� !"�&#�&�$� �"$�� �!�� )! -� <�#�!� - ��+(���� (#�"$�� #&�

+�3"#*� �$� #&�!�) !�� �A��!"�+�$� � $"!�+#� �0� &��#"��� !��(�#"�� "� �� ���"�

�"7��� +&�-"+��� �&")#� ����� 4"��� ���

NM

R s

ign

al in

ten

sity

(a.

u.)

5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5

Chemical shift (ppm)

��5%� "%� '�� �"���� )� �(!�� <�#�!� <"#&� �$� <"#& (#� �0� �#� )(��� � <�!� ���� -0��� %&�� �"���� � #&�

��)#�&�$� �"$�� +�-�� )! -� <�#�!� "�"$�� #&�� �0� +�3"#*� �$� <��� �&")#�$� ��� �� !��(�#� )� �0� &��#"��

%&�� ��!��!� ���5�� � #&�� !"�&#�&�$� �"$�� +�-�� )! -� <�#�!� - ��+(���� (#�"$�� #&���0� +�3"#*�� 7(#� �#"��

"�"$�� #&�� &��"A� ����� #&�� #�A#��

����' � "� �� @"=("$�0�#�!�%?� �@� :�-���

4 !� #&���� )"!�#� �A��!"-�#�� � (!� �<�*� $�3�� ��$� �"=("$��#�#�� �' � ���+�

#! -�#�!�� #&�� �"-� <��� # � #��#� #&�� 3�!���� ���+#! � ��!�-���#"+� !�� �+�� �? �

����� !�)�� 6�� �$� '�� ��!) !-�+��� �$� - �#� "-� !#�#�*�� $�- �#!�#�� #&�� )���"�

7"�"#*� )� ��!) !-"�� �' � � <�#�!�7���$� �"=("$� ��-������ %&�!�) !��� � �##�-�#

<��� -�$�� # � �#"-">�� �"#&�!� #&�� ��� �� !� �� )"��$� & - ���"#*� 3�!� #&�� �"=("$

��-�����%&����!) !-�+�� )� #&�� ���+#! -�#�!� �$� #&���' ��&�+�-�#� +�� #&�!��

) !�� 7�� �!��#�*� "-�! 3�$� 7*� )(!#&�!� #�+& � �"+��� $�3�� �-�#�� ��� "�� (#�"�$� "

#&�� (#� 5� )� #&"�� ����!�

6� ������ ��� �7������!�� � ��� ��� �!� �� ������������ ���� �

%&�� ��-���� + #�"�� 6���-����&*$! A*�%?� ����K� �%?� �@��� �(!+&���$� )! -

:"�-����$!"+&�� $"�� �3�$� "� $"�#"���$� <�#�!�� %&�� � �(#" � <��� ���+�$� "� �� =(�!#>

+��"���!*� �"�$��� ���E�--8� �$��� ���E�--�� �$� #&���0�+�3"#*�<��� #(�$� # � ��%?���

- $��� :"+�� #&�� !�#" � )� � �3�#� # �%?� �@��! # ��<��� �7 (#� ������ � �##�-�#

<��� -�$�� # � $�#�+#� #&�� �! # � '�� �"���� )! -� %?� �@�� %&�� ? � ���+#!(-

"�� ���"#� 7*� #&�� &*��!)"�� "#�!�+#" � <"#&� #&�� "#! ��� (+��(�� ���'�� ������� "#

#&!��� �"����%&���0�� (!+��<��� #&�� #(�$� # � #&�� +�#!���? � �"�� �$� #&�� ��-���

<��� "!!�$"�#�$� <&"��� !�+ !$"�� #&�� '�� ���+#!(-�� �� '�� )!��� "$(+#" � $��

+�*� �4���� �"���� <��� #�5�� + �"�#"�� )� �� �+��� <"#&� #&�� #"-�� 7�#<��� �(����

)� ��� ��� <&"+&� <��� <���� �7 3�� #&�� �! # � ��������E���� ��� %&�� '�� ���+#!(-

<��� #�5�� ��� �� )(+#" � )� #&�� �0� � <�!�� ' #�� #&�#� �*� #&�� '�� �"���� !��

�(�#"�� )! -� #&�� � �(#" � <"#&"� #&�� �0� +�3"#*� "�� �& <� "� 4"��� ��

0"#&� "+!���"�� �0� � <�!�� �� (-7�!� )� �))�+#�� <�!�� 7��!3�$�� 4"!�#�*�� #&�

�"�� � �"#" � <��� �&")#�$� �"��!�*� <"#&� #&�� �0� � <�!�� F��)� )� #&�� � <�!� ��� $.

6.0 5.5 5.0 4.5 4.0

Chemical shift (ppm)

NM

R s

ign

al in

ten

sity

(a.

u.) 22 µW

2.8 mW

5.5 mW

11 mW

22 mW

��5%� 6%� '�� �"���� )� 6��� -�� %?� �@� "� $"�#"���$� <�#�!� <"#&� 3�!*"�� �0� � <�!�� %&�� �0� )!��

=(�+*� <��� #(�$� # � #&�� +�#!��� ? � �"�� )� %?� �@�� ?�+&� ���+#!(-� &��� �� ��3��� 3�!#"+��� �&")#� #

-�5�� ��+&� ���+#!(-� ���"�*� $"�#"�("�&�7���� %&�� '�� ���+#!(-� �#� ��� L0� ���� $.� �##�(�#" �� <��

+ �"$�!�$� # � 7�� #&�� !�)�!�+�� �"����<"#& (#��0��$� ��-�A"-(-��' � �&�+�-�#� )���������<��

�+&"�3�$� �#� ��� -0�

��� ���/�� !�$ �""� �#� ���

�##�(�#" �� + !!��� $�$� # � ���! A"-�#��*� &��)�-�A"-(-� )� #&�� +&�-"+��� �&")#

�4"��� ����0"#&� �(!��<�#�!� ��� �� +��"7!�#" � �#�$�!$�� #&��-�A"-(-� �&")#� �#� ���-0

!��!���#�$� �� "+!����� "� #&�� ��-���� #�-��!�#(!�� 7*� ��� B� �7 3�� ! -� #�-��!��

#(!�� �����B��� :�+ $�*�� �� ���#"3���' � �&�+�-�#�<��� 7��!3�$�<"#&� "+!����

"�� �0� � <�!�� %&�� �' � �&�+�-�#� <��� +��+(��#�$� )! -� �������0����������

<&�!�� ��0� <��� #&�� "#��!�#�$� '�� �"���� <"#&� �0� �$� ��� <��� �� !�)�!�+�

"#��!�#�$�'���"����<"#& (#��0�� "� #&"�� +���� �#�-�A"-(-��##�(�#" � ����L0��

�#� -�A"-(-� � <�!� ��� $.� �##�(�#" ��� #&�� �' � �&�+�-�#� <��� ��#"-�#�$� #

7���������� �#� ���� B�� %&"!$�*�� #&�� �' � �&�+�-�#� <��� #� (") !-� �+! ��� #&�

'�� �"�� �&����� ��� �� !��(�#� )� #&�� (") !-"#*� )� #&��-���#"+��0� )"��$�� %&�

�0� )"��$� "�� >�! � �#� #&�� �$�� )� #&�� +�3"#*� �$�-�A"-(-� "� #&�� +�#�!�� %&"��<��

��!#"+(��!�*� �3"$�#� 7*� + -��!"�� #&�� '�� �"����� �#� �0� � <�!�� )� ��� L0

�$� ����-0��<&�!�� #&�� +�#!��� ���5�<��� �!��#�*� !�$(+�$� + -��!�$�<"#&� #&�� ��)#�

&�$� �& (�$�!� <"#&� "+!���"�� � <�!�� %&�� �"�� 7! �$�"�� $(�� # � 3�!"�#" �� "

#&�� �0� ���+#!"+� )"��$� "#��"#*� <��� $"�+(���$� "� :�+#�� ��

0&�� + -���#�� ��#(!�#" � )� #&�� ? � �"���� +� #� 7�� �+&"�3�$�� "#� "�� + -�

- � # � �� #� #&�� "3�!��� )� #&�� �' � �&�+�-�#� )�+# !� ��� �� )(+#" � )� #&�

"3�!��� )� #&�� � <�!� �4"��� ���� %&"�� �� #� ���!���*� �"3��� �� �#!�"�&#� �"�� <& ��

"#�!+��#� �#� M")""#�N� � <�!� "�� �=(��� # � #&�� "3�!��� )� #&�� -�A"-��� �&�+�-�#

�#� ? � ��#(!�#" � C�D�� %&�� -�"� $�3"�#" �� )! -� �� �"��!� !���#" � +�� 7�� +�(��$

7*� &��#"�� <"#&� #&�� �0� � <�!� C��D�� �#� &"�&�!� �0� � <�!��� #&�� #�-��!�#(!�

"+!������� !�$(+"�� #&�� + !!���#" � #"-�� �$� #&�!�7*� "+!���"�� #&���' � �&�+��

-�#� �7 3�� �� �"��!� !��� ���� �� -�A"-(-� �? ���#(!�#"��� �&�+�-�#� )

���E���� <��� ��#"-�#�$� )! -� �� �"��!� )"#� # � #&�� ���#� ) (!� � "#�� 7�#<��� ���� �$

���� -0���� <&�!�� #&�� #�-��!�#(!�� +&����� ����� #&�� ��E� B� �7 3�� ! -� #�-�

0.0

�0.5

�1.0

�1.5Inve

rse

en

han

cem

en

t (ε�1

)

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20

Inverse power (mW�1)

��5%� �%� �3�!��� �' � �&�+�-�#� )� 6��� -�� %?� �@� "� $"�#"���$� <�#�!� ��� �� )(+#" � )� "3�!��

� <�!� <��� $�#�!-"�$� (�"�� #< � -�#& $��� %&�� �=(�!��� !��!���#� "#��!�#�$� '�� �"������ <&"��� #&�

+! ����� !��!���#� #&�� ���5� �-��"#($�� )� #&��'�� �"��� �� �"��!� )"#� # � #&�� ���#� ) (!� �=(�!�� � "#��� 7��

#<��� ���� �$� ���� -0���� "�� ��� � �& <�� �� -�A"-(-� "3�!��� �' � �&�+�-�#� )�����E���� <��

��#"-�#�$� 7*� �A#!�� ��#"�� #&"�� �"�� # � #&�� ��#(!�#"�� � <�!�

��E�' � "� �� @"=("$�0�#�!�%?� �@� :�-���

��!�#(!��� %&�� $"))�!�#� "3�!��� � <�!� $���$�+�� )� #&�� "#��!�#�$� '�� �"���

�$� #&�� ���5� �-��"#($�� -"�&#� !�)��+#� #&�� "& - ��� (�� �0� )"��$� $"�#!"7(#" ��

<&�!�� #&�����5� )� #&��'�� �"�� + !!��� $�$� # � #&��<�#�!�- ��+(���� �#� #&�� +�#�!

)� #&�� +�3"#*�� <&�!�� #&�� �0� )"��$� "�� #&�� &"�&��#�

�$$"#" ���*�� �� �� #� )� #&�� �' � �&�+�-�#� ��� �� )(+#" � )� #&�� �0� )!��

=(�+*� "�� �"3�� "� 4"��� E�� #&�� "��#� �& <�� #&�� + !!��� $"�� �7� !�#" � ?

���+#!(-� �$"�+(���$� "� !�)�� 6��� 4"!�#�*�� �� ���#"3���' ��&�+�-�#�<��� 7��!3�$

�+! ��� #&�� + -���#�� ? � �"��� <&"+&� + )"!-�$� #&�#� #&�� �' � -�+&�"�-� <��

+�(��$� 7*� �?�� 3"�� ���+#! �(+���!� $"� ���$"� ��� !���A�#" ��� :+���!�$ -"�#�$

!���A�#" � < (�$� �! $(+�� �� � �"#"3�� �&�+�-�#� C�D� �4"��� ���� �#&�!� -�+&�"�-�

�(+&� ��� :?��%�� !�,?�< (�$� +�(��� � #&�!� )"��$�$���$�#� ) !-� )� #&�� �&�+��

-�#� �+! ��� #&�� ? � �"��� "����� ) !� #&���� -�+&�"�-��� �(-�"�� �#� #&�� +�#�!� )

#&�� ���+#! � ��"� ���+#!�� �! $(+��� � �' �� �$� ))�+�#�!� �A+"#�#" �� �! $(+�

���#"3�� �� �"#"3��� �' � ) !� �0� )!�=(�+"��� �7 3�� �7�� <�� #&�� ? � �"���� C�D�

:�+ $�*�� #&�� �-��"#($��� )� #&���' ��&�+�-�#� ��� �� )(+#" � )� )!�=(�+*� + !�

!��� $�$� # � #&�� !���#"3�� �-��"#($��� )� #&�� ? � ���+#!(-� ��� �� )(+#" � )� )"��$�

%&(�� #&�� -�A"-(-� �&�+�-�#� <��� �+&"�3�$� �#� �� �0� )!�=(�+*� + !!��� $�

"�� # � #&�� �A+"#�#" � )� #&�� ���#� &*��!)"�� �"��

�� ���1�����!� �!�� ��� ��+

�#� ���� B�� �� �' � �&�+�-�#� )� �������� <��� 7��!3�$� "� �� <�#�!�%?� �@

� �(#" �� %&"�� 3��(�� <��� 7��!3�$� 7�� <� ��#(!�#" �� �$� #&(�� �#"��� &"�&�!� 3��(��

+�� 7�� �A��+#�$� ")� ? � + (�$� 7�� ��#(!�#�$�� F <�3�!�� +� ��� # � ! -� #�-��!�#(!�

����� B��� #&�� ��#"-�#�$� -�A"-(-� �' � �&�+�-�#� �#� ��#(!�#"�� � <�!� <��

���E���� �4"��� ���� % � #&�� 7��#� )� (!� 5 <��$���� #&���� 3��(��� �!�� #&�� ��!���#� ��

��5%� 8%� �' � �&�+�-�#� )� 6��� -�� %?� �@� "� $"�#"���$� <�#�!� ��� �� )(+#" � )��0� )!�=(�+*� �#

-�A"-(-�� <�!� )� �7 (#� ���-0��%&�� "��#� "�� #&�� + !!��� $"��? � !��� ���� "� #&"�� +���� #&��?

���+#!(-� <��� #�5�� (�"�� �� #!�$"#" ��� -���#"+� )"��$� �<���� ����� !�)�� 6� ) !� $�#�"����

258.4 258.5 258.6 258.7 258.8

Frequency (GHz)

3

2

1

0

�1

�2

�3

En

han

cem

en

t (ε)

Ab

sorp

tion

(a.

u.)

9214 9212 9210 9208 9206B (mT)

��6 ���/�� !�$ �""� �#� ���

&�+�-�#�� �! $(+�$� �<�#�!� �! # �� "� #&�� �"=("$� �#�#�� �#� &"�&�-���#"+� )"��$��

%&���� 3��(���<�!�� $�#�!-"�$� 7*� "#��!�#"�� 3�!� #&��'��<�#�!� �"�����.�+�(��

#&�� �0� )"��$� "�� (") !-� �+! ��� #&�� ��-���� �"����� �0�� �!�� >�! � �#� #&�� �$�

)� #&�� +�3"#*� �$� -�A"-(-� �#� #&�� +�#�!�� �$� �$$"#" ���*� ��"� $"))(�" � )! -

#&��&"�&�*� � ��!">�$�<�#�!�- ��+(���� �#� #&�� +�#�!� )� #&�� +�3"#*� # � #&�� �$����-"�&#

!�$(+�� � ��!">�#" ��<�� +�� �A��+#� #&�#� 7 #&� )� #&�� �7 3���' ��&�+�-�#�� !���

!���#� !�#&�!� � <�!� ��#"-�#��� )� #&�� !���� 3��(���� ) !� #&�� �"3�� #�-��!�#(!�� �$

��3��� )� #&�� ���+#! � ��#(!�#" �

%&�� �' � �&�+�-�#� ) !� #&"�� ��-���� ��� � &��� �� 3�!*� �#! �� #�-��!�#(!�

$���$�+�8� #&�� �&�+�-�#� - !�� #&�� $ (7���� <"#&� �� #�-��!�#(!�� "+!����� )

��� B�� F��#"�� "+!������ #&�� - ��+(��!� - #" � �$� #&�!�7*� !�$(+��� #&�� + !!����

#" � #"-��� ��� 4! -� #&�� ���#"3�� �"�� )� #&�� �' � �&�+�-�#�� #&�� $ -"�#

-�+&�"�-�<��� 3"�� ���+#! ��! # � $"� ���$"� ��� !���A�#" � ����� 4"��� ���� �� + -�

��!"� � # � #&�� �!�3" (��*� -�#" �$� �' � !��(�#�� �#� E� %� C��D�� 3�!" (�� �! #

(+��"�� "+�($"�� ��4� "�,646��<�!�� ) ($� # � &�3�� �� �+���!�$ -"�#�$��' �-�+&��

"�-�� <&"��� #&�� �! # � �&�+�-�#� ����E�� <��� $"� ��!�$ -"�#�$�� %&�� �-����!

�! # � �&�+�-�#�� + -��!�$�<"#&� (!� !��(�#���<���- �#� �"5��*� $(�� # � #&�� �!��#�!

�">�� )� #&�� !��"+� � �3�#� + -��!�$� # � <�#�!�� �$� #&�!�7*� �� ��!��!� + !!���#"

#"-�� ��� �#� #&�� �!���#� �#�#�� )� 5 <��$���� <�� +� #� �A+�($�� ��-"A#(!�� )� �+���!

�$� $"� ��!� �))�+#��� ��!#"���*� +�+��"�� ��+&� #&�!� (#�

% � �+&"�3�� !��"�7��� ��#"-�#��� )� #&�� ��#(!�#" � )�+# !�� �� "� ?=�� ����� �' �-���

�(!�-�#�� �& (�$� 7�� ��!) !-�$� <"#&� +&��"�� !�$"+��� + +�#!�#" � �$� $"))�!�#

&*��!)"�� + (��"��� 7*� !����+"�� ��'� <"#&� �E'� C�ED�� %&�!�) !�� � !��"�7��� $"!�+#

��#"-�#��� ) !� #&�� + (��"�� )�+# !� �� +�� 7�� -�$�� "� #&"�� ����!�� '(+���!� -���#"+

!���A�#" � $"���!�" � �'���� &��� 7��� (��$� # � ��#"-�#�� + !!���#" � #"-��� �� ) !

�� �"3�� - #" ��� - $��� ����+#!��� $��"#*� )(+#" �� C�D�� %&���� $�#�� +�� 7�� (��$

# � �!�$"+#� �� �#� &"�&�!�-���#"+� )"��$��� �+�#�'���-���(!�-�#�� � %?� �@

"� <�#�!� �#� ! -� #�-��!�#(!�� ��#"-�#�$� �� # � 7�� 7�#<��� �E� # � ��� ��� C�6D�� #&�!

��#"-�#��� �"3�� ��� ���-���(!�$� � �� �"-"��!�*� �">�$� "#! A"$�� C��D��2�"�� #&�� ���+�

#!��� $��"#*� )(+#" � ) !� #!����#" ���- #" � )! -� !�)����� �$� ���(-"�� ���������8

-�A"-(-���#"-�#��� )� ��3�!*� )! -����� ��#� ������� ���� # � ��� ��#�������� �����%&���

3��(��� +�� ��� � �!��#�*� 3�!*� (�"�� #&�!� ���+#!��� $��"#*� )(+#" �� �) !� �A�-���

���� !�)�� ����� ,���!�*�� �#� &"�&� -���#"+� )"��$�� �"3�� #&�� ���#� #�+&"+��� �! 7��-�

#&�!�� "�� �� ��+5� )� !��"�7��� $�#�� �$� �++(!�#�� - #" ��� - $����

��3�� �-�#� )� &�!$<�!�� �$� ��-���� �!���!�#" � "�� "� �#��$*� �! �!����� �)� �

"� ��#�$� $! ���#� )� ��-���� + (�$� 7�� � �"#" �$� <"#&"� #&�� +�3"#*� <&�!���0�� �!�

!���#"3��*� & - ��� (��� �� (-7�!� )� "-�! 3�-�#�� 7�+ -�� � ��"7���� 4"!�#�*�� #&"�

<"��� ��"-"�#�� #&�� ��(!" (�� '�� ���5�� + -"�� )! -�<�#�!�- ��+(���� (#�"$�� #&�

+�3"#*� �4"��� ���� :�+ $�*�� #&�� "#��!�#�$� �' � �&�+�-�#� "+!������ 7*� "+!����

"�� #&�� �3�!�����0� )"��$� 3�!� #&�� ��-����� %&"!$�*�� ��"� $"))(�" � # � �! # �� (#�

�"$�� #&�� �0� )"��$�� "�� ��"-"�#�$�� �$� ) (!#&�*�� �"�� 7! �$�"�� $(�� # � �� $"�#!"�

7(#" � )� ���+#!"+� )"��$� &��#"�� "�� !�$(+�$�� �$$"#" ���*�� �! �!���� "�� 7�"�� -�$�

� "-�! 3"�� #&�� $ (7���!�� �+�� �#!(+#(!�� �$� #!��-"��" � �*�#�-�

4"���*�� #&���� ""#"��� �A��!"-�#�� )! -� #&�� 4!�5)(!#� �"=("$��#�#�� �' � ���+�

#! -�#�!� $�- �#!�#�$� #&�� )���"7"�"#*� )� �+&"�3"�� (��7��� �' � � ��!">�#" � #!���

)�!�� )! -� ���+#! � ��"�� # � �! # �� "� �=(� (�� � �(#" �� �#� - $�!�#�� )!��� !�$"+��

����' � "� �� @"=("$�0�#�!�%?� �@� :�-���

+ +�#!�#" �� (�"�� �?�� %&�� )"��� #!��)�!� )� � ��!">�#" � # � #&�� #�!��#� 7" �

- ��+(��� +��7�� �+&"�3�$� �"#&�!� ����"3��*� 7*� ��"� $"))(�" � !� �+#"3��*� (�"���(���

��=(�+���

01+!�/ ��5��!��

0�� �!�#�)(��*� �+5 <��$��� #�+&"+��� �(�� !#� )! -� ���B!�&� �$� 4��?���5�� )! -

.!(5�!� ." :�"�� %&�� < !5� &��� 7��� )"�+"���*� �(�� !#�$� 7*� #&�� ?(! ���� ���

�"��:#($*�.����' ��$� #&��,�#�!� ) !�." - ��+(��!�����#"+��� �+���4!�5�

)(!#�

�����!1��

�� �3�!&�(��!�� ��0�G� &*��� �3�� 9"�� ���� ���E��

�� 0"$�� ����� �("O3��#"O�� ��/��� 3�� $�!� @(�#�� ,��� ����+&"O�� ���� ;!"�$�� /�G� ! ��� '(+��� ����

�� �� :��+#! �+�� 2:�� ��� ����E�

�� �#��!5"�� ;���G� : 3�� &*��� 2���� "2�� ��E� ������

�� F�(���!�� B�F�G� P�� &*��� 2;6�� �6E� ���6E�

E� /�+5� �� /���G� ,����"+��� ?��+#! $*�-"+��� �!$� �$��0"��*�� '�<� Q !5� ������

6� ��*��5 3�� ;� ��� !�$ �""�� ��/��� B!�&�� ���� 1�)(! 3�� ���� ?$�<�!$�� .��� !"��!�� %�4�G� �����

����� �� �� 6��� �������� ������

�� F�(���!�� B�F��� :#�&�"5�� ��G� �$3�� ����� �� �� 6�� ��� ���6��

�� �R���!�0�!-(#&��0��� ��"���1!��+&�� B�G� �$3�� ����� �� �� 22�� �� ������

�� F����� ������ ��(��� ��,��� 1�!)��� 1�/��� ��#"�� :�/��� .�+�!!��� @���� ��&�=("�#�� 4�0��� 1!"))"�� �1�G

:+"�+�� ":#�� ���� ������

��� F(�� B��'��� Q(�� F��F��� :<���!�� %����� 1!"))"�� �1�/�G� �-�� ,&�-�� : +�� 2"#�� ������ ������

��� .�O�O�� ;�:��� F !�#�"�� ��B��� B!�"�+&�!�� B�?��� :"!"�"!"�� /���� 0 �5 3�� � ��� ��5�/(!5�(�5���� ��@��

F�!>)��$�� /��� %�-5"�� �/��� 1!"))"�� �1�G� /�� ����� �� �� 2;9�� �E�� ������

��� @ �"��� '����� ��*�� ����0�"��� ;��� 1!"))"�� �1�G� /�� �-�� ,&�-�� : +�� 2"��� ����� ������

��� 0(�� %��� B�$����� B���� 4��-����� /� ��� @�<"��� .����� ?&-��� �@�G� ��$�� &*��� ":�� ���� ������

��� 0"$�� ����� �!$�5O��!�@�!���� /��F�G� /�� ����� �� �� 2�2�� ���� ������

�E� �!-�#! ��� .����� F��� :�G� /�� ,&�-�� &*��� 2":�� ���E��� ������

�6� FH)�!�� ��� �!"�"��1���@(+&"�#��,���,�!��� ���1(#&�(����1�������������,�!� -�� ��%���1!"��"��!�

,��� .��#"�� ��G� /�� �-�� ,&�-�� : +�� 26��� ��E����EE� ������

��� . !�&�� .��� .!*�#�� �1�G� /�� ,&�-�� &*��� :8�� ����� ������

0��4���<� �������=� ��!5� !�$ �""�� ��#"#(#�� )� &*�"+��� �$� %&� !�#"+��� ,&�-"�#!*�� /��0��1 �#&�

2"3�!�"#*� 4!�5)(!#�� ��A�3 �@�(��:#!����� ��� 6����� 4!�5)(!#� �-� ��"�� 1�!-�*

?�-�"�G� �!�$ �""S+&�-"��("�)!�5)(!#�$�


Recommended