應用(yong)背(bei)景：從(cong)“盲(mang)目(mu)篩選"到“精準(zhun)調(tiao)控"

隨著全(quan)-球(qiu)對清(qing)潔能(neng)源(yuan)需(xu)求(qiu)的(de)增長(chang)，利用水(shui)合物技術進行氣(qi)體儲(chu)存和(he)分(fen)離(li)變(bian)得至(zhi)關(guan)重要。但在實際(ji)應(ying)用中，水(shui)合物生(sheng)成速率(lv)慢、誘(you)導(dao)時間(jian)長(chang)以及(ji)產(chan)物形態難以(yi)控制等(deng)問(wen)題(ti)依(yi)然(ran)存在。傳(chuan)統的(de)研(yan)究(jiu)手段通常(chang)依(yi)賴於壓力(li)容器(qi)內的靜(jing)態觀(guan)察(cha)或離(li)線(xian)取(qu)樣(yang)分(fen)析，這不僅(jin)難以(yi)捕(bu)捉(zhuo)水(shui)合物生(sheng)成的瞬態過程(cheng)，還可(ke)能(neng)因(yin)樣(yang)品取(qu)出(chu)而破壞(huai)內部結(jie)構(gou)信(xin)息。因(yin)此，學術界(jie)亟(ji)需(xu)壹種(zhong)能(neng)夠(gou)穿(chuan)透樣(yang)品內部，精準(zhun)反(fan)饋(kui)水(shui)分(fen)相(xiang)態變(bian)化與流體分(fen)布(bu)的(de)技術。

核心原理：微(wei)觀(guan)世(shi)界(jie)的(de)“信(xin)號(hao)解(jie)碼(ma)"

低場(chang)核磁(ci)共(gong)振(zhen)（LF-NMR）技術的核心在於對(dui)氫原(yuan)子(zi)核的磁(ci)共(gong)振(zhen)特(te)性進行探(tan)測(ce)。

當置(zhi)於(yu)恒定磁(ci)場(chang)中的(de)樣(yang)品受到射頻(pin)脈(mai)沖(chong)激(ji)發時，氫核會吸收能(neng)量(liang)並發生(sheng)能(neng)級(ji)躍(yue)遷；當脈沖(chong)停(ting)止後(hou)，氫核釋(shi)放能(neng)量(liang)產(chan)生(sheng)共(gong)振(zhen)信(xin)號(hao)。在水(shui)合物研究(jiu)中，不同(tong)狀(zhuang)態的(de)水(shui)具有不同(tong)的(de)橫(heng)向弛豫(yu)時間(jian)（T2）。通過分(fen)析 T2弛豫(yu)譜圖，我們(men)可(ke)以(yi)將復(fu)雜的混合(he)信(xin)號(hao)拆(chai)解為：

短(duan) T2：組分(fen)：通(tong)常(chang)對(dui)應被(bei)束縛在水(shui)合物晶格或孔隙壁上的水(shui)；

長(chang) T2：組分(fen)：通(tong)常(chang)對(dui)應液態自由(you)水(shui)或大孔隙中的(de)水(shui)。

這種(zhong)“指紋圖譜"式的分(fen)析，使(shi)得我(wo)們(men)能(neng)夠(gou)精確(que)區(qu)分(fen)水(shui)合物的生(sheng)成程(cheng)度(du)、孔隙(xi)填(tian)充情(qing)況以(yi)及(ji)促(cu)進劑對水(shui)分(fen)子(zi)的吸(xi)附/活(huo)化作用。

在水(shui)合物氨(an)基(ji)酸(suan)促(cu)進劑調控中的(de)應用(yong)

在氨(an)基(ji)酸(suan)（如亮-氨(an)酸(suan)、甲-硫(liu)氨(an)酸(suan)等）作為水(shui)合物動力(li)學促(cu)進劑的研(yan)究(jiu)中，LF-NMR 主(zhu)要發揮以下三大核心功能(neng)：

實時監測(ce)生(sheng)成動力(li)學

通(tong)過連續采集(ji) T2譜，可(ke)以(yi)毫秒(miao)級(ji)地追(zhui)蹤水(shui)合物生(sheng)成過程(cheng)。研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，在添(tian)加氨(an)基(ji)酸(suan)後(hou)，T2譜中代(dai)表(biao)水(shui)合物相的短(duan)弛豫(yu)組分(fen)信(xin)號(hao)會(hui)迅速增強(qiang)，且(qie)誘(you)導時間(jian)顯著縮(suo)短(duan)。這直觀(guan)地證明(ming)了(le)氨(an)基(ji)酸(suan)降(jiang)低了(le)成核能(neng)壘(lei)，加速(su)了(le)相變(bian)過程(cheng)。

量(liang)化評估(gu)促(cu)進效率

相(xiang)比於定性的肉眼觀(guan)察(cha)，LF-NMR 可(ke)以(yi)通(tong)過積(ji)分(fen) T2譜峰面積來(lai)計(ji)算不同(tong)時刻(ke)的水(shui)合物飽和度(du)。例如(ru)，在 CO2水(shui)合體系中，隨(sui)著反(fan)應(ying)進行，代(dai)表(biao)液態水(shui)的長(chang) T2信(xin)號(hao)衰(shuai)減(jian)，而(er)代(dai)表(biao)固(gu)態/半(ban)固(gu)態水(shui)合物的短(duan) T2信(xin)號(hao)上升。這種(zhong)定量(liang)關系為篩選最-佳(jia)濃(nong)度(du)的氨(an)基(ji)酸(suan)提供了(le)數據(ju)支(zhi)撐(cheng)。

解(jie)析微觀(guan)機(ji)理(li)

氨(an)基(ji)酸(suan)是如何(he)促(cu)進水(shui)合物形成的？LF-NMR 結(jie)合弛豫(yu)時間(jian)分(fen)析表(biao)明(ming)，氨(an)基(ji)酸(suan)分(fen)子(zi)可(ke)能(neng)通過氫(qing)鍵(jian)作用嵌(qian)入(ru)水(shui)合物表(biao)面(mian)，改(gai)變(bian)了(le)水(shui)分(fen)子(zi)的局(ju)部有(you)序(xu)度(du)，從(cong)而(er)影(ying)響了(le) T2分(fen)布(bu)曲(qu)線的(de)形狀(zhuang)。這對於理(li)解(jie)“綠色促(cu)進劑"的分(fen)子(zi)層面(mian)作用機(ji)制(zhi)至(zhi)關(guan)重要。

圖壹：水(shui)合物形成不同(tong)階(jie)段的核磁(ci)信(xin)號(hao)

圖二(er)：水(shui)合物形成不同(tong)階(jie)段的分(fen)層(ceng)核磁(ci)信(xin)號(hao)

圖三：水(shui)合物形成過程(cheng)中T2譜

優(you)勢(shi)對比：LF-NMR vs 傳(chuan)統方法(fa)

為何(he)在氨(an)基(ji)酸(suan)促(cu)進劑的研(yan)究(jiu)中，越(yue)來越(yue)多(duo)的(de)科(ke)學家(jia)傾(qing)向於(yu)選擇低場核磁(ci)共(gong)振(zhen)？

傳(chuan)統檢測方法(fa)

破壞(huai)性(xing)：通常(chang)需(xu)要離心、過濾(lv)或(huo)烘(hong)幹(gan)樣(yang)品，導(dao)致(zhi)無法(fa)連續監測同壹批次樣(yang)品。

耗(hao)時：化學滴(di)定或顯色反(fan)應(ying)往往需(xu)要數分(fen)鐘(zhong)甚至(zhi)數小時。

信(xin)息單(dan)壹：主要獲取(qu)最(zui)終的(de)重量(liang)或體積(ji)數據(ju)，缺(que)乏(fa)對內部微(wei)觀(guan)結(jie)構(gou)的(de)洞(dong)察(cha)。

低場(chang)核磁(ci)共(gong)振(zhen) (LF-NMR)

無損(sun)實時：樣(yang)品全(quan)程(cheng)處(chu)於(yu)原位(wei)，可(ke)進行數小時甚至(zhi)數天(tian)的連續監測。

多(duo)維(wei)表(biao)征(zheng)：同(tong)時提供含水(shui)量(liang)、孔隙(xi)度(du)、流體分(fen)布(bu)及(ji)相態變(bian)化信(xin)息。

高(gao)精度(du)：重復(fu)性誤(wu)差低，能(neng)夠(gou)捕(bu)捉(zhuo)微小的(de)濃(nong)度(du)變化和動力(li)學差異(yi)。

水(shui)合物氨(an)基(ji)酸(suan)促(cu)進劑調控過程(cheng)監(jian)測正(zheng)經(jing)歷(li)從(cong)“宏觀(guan)觀(guan)測(ce)"向“微(wei)觀(guan)解(jie)析"的跨(kua)越。低(di)場(chang)核磁(ci)共(gong)振(zhen)技術憑(ping)借其(qi)對(dui)氫(qing)核磁(ci)性(xing)的敏(min)銳(rui)感知(zhi)，成功解(jie)決了(le)傳(chuan)統方法(fa)在實時性與(yu)無損(sun)性(xing)上的短(duan)板。它(ta)不僅(jin)能(neng)夠(gou)像(xiang)“電影(ying)攝(she)像(xiang)機(ji)"壹樣(yang)記錄水(shui)合物生(sheng)成的每(mei)壹個瞬間(jian)，還能(neng)像“CT掃(sao)描(miao)儀(yi)"壹樣(yang)透視樣(yang)品內部的(de)流(liu)體分(fen)布(bu)。對(dui)於(yu)開發高(gao)效(xiao)、環(huan)保(bao)的(de)氨(an)基(ji)酸(suan)類(lei)水(shui)合物促(cu)進劑而言(yan)，LF-NMR 是不可(ke)-或(huo)缺(que)的(de)“智慧(hui)之眼"。