Para-H2と常磁性種との相互作用によるOrtho-H2への電子スピン偏光移動：新規パラの鍵→Ortho変換メカニズムの鍵

周囲温度で、有機溶媒に溶解した100％濃縮パラ水素（P-H2）で、パラの常磁性スピン触媒が発生時に、オルト系系統（O-H2）プロトンNMRシグナルが陰性であることを報告します。この新しい発見は、電子スピン偏光移動を示しており、ここでは、これは、常磁性触媒による一時的な吸着時にH2分子が解離された場合にのみ発生できることを示しています。脱着後、O-H2は熱力学的平衡に達するまで作成されます。単純な理論では、静的磁場が存在する場合、対応のない電子と核スピンの間のハイパーファインカップリングが観察された偏光移動の原因であることを確認しています。負の電子動流比が原因で、これは実験結果を説明し、パラ→オルソ変換のためのまだ未開拓のメカニズムを確認します。最後に、平衡に向けたO-H2磁化の回復を単純にモデル化し、パラ→オルソ変換速度につながることを示します。

We report that at ambient temperature and with 100% enriched para-hydrogen (p-H2) dissolved in organic solvents, paramagnetic spin catalysis of para → ortho hydrogen conversion is accompanied at the onset by a negative ortho-hydrogen (o-H2) proton NMR signal. This novel finding indicates an electron spin polarization transfer, and we show here that this can only occur if the H2 molecule is dissociated upon its transient adsorption by the paramagnetic catalyst. Following desorption, o-H2 is created until the thermodynamic equilibrium is reached. A simple theory confirms that in the presence of a static magnetic field, the hyperfine coupling between unpaired electrons and nuclear spins is responsible for the observed polarization transfer. Owing to the negative electron gyromagnetic ratio, this explains the experimental results and ascertains an as yet unexplored mechanism for para → ortho conversion. Finally, we show that the recovery of o-H2 magnetization toward equilibrium can be simply modeled, leading to the para → ortho conversion rate.