VII. Cross-polarizace
část 1.
Jako poslední ze základních a nejdůležitějších technik je uvedena technika cross-polarizace, která se běžně používá k měření NMR spekter s nízkým izotopickým zastoupením. Podstatou této techniky je přenos polarizace nebo chcete-li magnetické energie z protonového spinového systému do spinového systému izotopicky řídkých jader např. 13C (zastoupení tohoto izotopu v přírodě je kolem 1,5%). Primární podmínkou provedení experimentu je existence vzájemných dipolárních interakcí mezi jádry vodíku a uhlíku (1H-13C). Druhou podmínkou pro úspěšný přenos polarizace je splnění tzv. Harman-Hahnovi podmínky. Experiment probíhá následovně: prvním 90° pulsem vytvoříme 1H transverzální magnetizaci, kterou okamžitě uzavřeme do tzv. spin locku. To si lze představit tak, že celková magnetizace je uložena ve směru oscilujícího radio-frekvenčního spin-lokovacího pole, např. ve směru osy x. Jednotlivé spiny precesují kolem této osy x s frekvencí danou součinem gyromagnetického poměru a intenzity spin-lokovacího pole. Pokud ve stejný okamžik zapneme druhé spin-lockovací pole odpovídající uhlíkům 13C o takové intenzitě, že případné spiny budou vykonávat precesi kolem této osy se stejnou frekvencí jako jádra vodíku je splněna Hartman-Hahnova podmínka a dojde k přenosu polarizace. Rychlost přenosu polarizace je úměrná intenzitě heteronukleárních dipolárních interakcí a obvykle trvá několik málo milisekund. Výsledkem je potom standardní uhlíkové spektrum. Tato technika dobře pracuje, ale jen při nižších frekvencích rotace vzorku asi tak do 7 kHz.
Cross-polarizace
část 2.
Při vyšších frekvencích rotace však již dojde k oslabení dipolárních interakcí a lze sledovat, že Hartman-Hahnova podmínka má řadu lokálních maxim a minim. Jinými slovy, došlo k interferenci intenzity spin-lokovacích polí a frekvence rotace vzorku. V tento okamžik je velmi obtížné správně nastavit a provést experiment. Proto se pro vyšší rotace vzorku a v současné době zcela běžně používá lehce modifikovaná technika cross-polarice a to tak, že intenzita spin-lockovacího pole se během přenosu polarizace postupně zvyšuje. Tím je modulace intenzity signálu odstraněna a experiment je možno bez problémů použít i při podstatně vyšších frekvencích rotace vzorku. Až do frekvencí rotace kolem 15 kHz.