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  5. Towards single-cell pulsed EPR using VCO-based EPR-on-a-chip detectors
 
  • Details
2022
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Towards single-cell pulsed EPR using VCO-based EPR-on-a-chip detectors

File(s)
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Hauptpublikation
08_Towards single-cell pulsed EPR using VCO-based EPR-on-a-chip detectors_10.1515_freq-2022-0096.pdf
Urheberrechtlich geschützt
Format: Adobe PDF
Size: 5.2 MB
TUDa URI
tuda/9991
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-232151
DOI
10.26083/tuprints-00023215
Autor:innen
Hassan, Mohamed Atef
Kern, Michal
Chu, Anh
Kalra, Gatik
Shabratova, Ekaterina
Tsarapkin, Aleksei
MacKinnon, Neil
Lips, Klaus
Teutloff, Christian
Bittl, Robert
Korvink, Jan Gerrit
Anders, Jens
Kurzbeschreibung (Abstract)

Electron paramagnetic resonance (EPR) is the gold standard for studying paramagnetic species. As an example, in structural biology, it allows to extract information about distance distributions on the nanometer scale via site-directed spin labeling. Conventional pulsed EPR of biological samples is currently limited to relatively large sample concentrations and cryogenic temperatures, mainly due to low sensitivity and the significant dead time associated with conventional resonator-based EPR setups, essentially precluding in-cell EPR under physiological conditions. This paper presents our latest progress toward single-cell pulsed EPR using VCO-based EPR-on-a-chip (EPRoC) sensors. Together with an analytical model for VCO-based pulsed EPR, we present an experimental scheme to perform dead time- free pulsed EPR measurements using EPRoC detectors. The proposed scheme is validated using extensive numerical simulations and proof-of-concept experiments on the spin dynamics of an organic radical at room temperature using a custom-designed EPRoC detector operating in the Ka-band around 30.4 GHz. Additionally, we discuss methods to improve the excitation field homogeneity and sample handling through chip post-processing and custom-designed microfluidics. Finally, we present our progress towards compact, portable pulsed EPR spectrometers incorporating EPRoC detectors, microfluidics, and custom-designed permanent magnets. Such portable EPR spectrometers can pave the way toward new EPR applications, including point-of care diagnostics.

Freie Schlagworte

dead time free EPR

EPR

EPR-on-a-chip

EPRoC

Rabi oscillations

VCO-based pulsed EPR

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Mikrowellentechnik und Photonik (IMP)
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Frequenz
Startseite
699
Endseite
717
Jahrgang der Zeitschrift
76
Heftnummer der Zeitschrift
11-12
ISSN
0016-1136
Verlag
De Gruyter
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2022
Verlags-DOI
10.1515/freq-2022-0096
PPN
511954298

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