Применение масс-спектрометрических методов для исследования физико-химических процессов в конденсированных средах

Изучение элементарных процессов в химии и физико-химических свойств веществ, материалов и биологических объектов, является крайне важным направлением исследований, поскольку позволяет установить механизмы, как биологически, так и промышленно-важных реакций, открывает пути создания новых функциональных материалов. Комплекс физических методов, включая методы квантовой химии, спиновых меток, спиновой химии, магнетохимии и магнитно-резонансной томографии (МРТ), позволяет изучать широкий круг объектов, актуальных в химии, науках о материалах и биологии. Спектроскопия ЯМР позволяет детально исследовать всевозможные физико-химические процессы с участием широкого класса соединений. Однако слабое взаимодействие спинов с внешним магнитным полем значительно ограничивает чувствительность ЯМР. В связи с этим в мировой практике большую популярность получили методы гиперполяризации спинов. Метод индуцированной параводородом поляризации ядер (ИППЯ), основанный на использовании параводорода в каталитических реакциях гидрирования или химического обмена, может обеспечить увеличение сигнала ЯМР в 104 раз и более. В результате становится возможным детектирование интермедиатов и продуктов реакций гидрирования и/или водородного обмена, установление механизмов каталитических реакций с участием водорода, а также получение гиперполяризованных контрастных агентов для новых диагностических методов на основе МРТ. Весьма актуальным является теоретическое исследование процессов гиперполяризации ядер. Кроме того, в последнее время растет интерес к методам спиновой химии вследствие обнаружения магнитных и спиновых эффектов в биохимических реакциях; поэтому их теоретическое исследование является актуальной проблемой. Наконец, незаменимым методом изучения короткоживущих и стабильных радикалов, а также широкого класса магнитоактивных материалов и спин-меченых биообъектов, является ЭПР спектроскопия. Решение новых прорывных задач химии, материаловедения и биохимии/биомедицины, как правило, требует совершенствования используемых спектроскопических методов. В связи с этим, в рамках данного проекта предполагается развитие ряда спектроскопических методик и применение их к широкому классу актуальных задач химии.