隨著磁共振技術的不斷發展，人們發展了各種射頻脈沖技術，用于增加核磁共振檢測的信息量，提高檢測的靈敏度。基于數值計算的優化控制方法近年來在液體、固體核磁共振、核磁共振成像及動力學核極化等領域均得到了有效應用。液體核磁中，優化控制理論已被應用于考慮弛豫的極化轉移脈沖序列、異核去偶等實驗；固體核磁中，優化控制理論已被用于簡單分子體系中核N與核C間的相干極化轉移實驗、同核偶極重偶、四極核的多量子譜等實驗。

近期，中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所磁共振課題組與慕尼黑工業大學化學系Glaser小組及上海磁共振重點實驗室磁共振方法研究組在《應用物理快報》（Applied Physics Letters）上發表了題為Cooperative pulses for pseudo-pure state preparation 的研究論文，首次提出了一種基于優化控制的協作脈沖產生方法。該協作脈沖由多個相對獨立的脈沖組成，巧妙實現了脈沖之間的缺陷補償或抵消，此外，協作脈沖的數量和持續時間能夠根據樣本的耦合自旋網絡自適應調整，無需反復為每次掃描選擇其特定的期望態。研究團隊利用獲得的協作脈沖分別實現了三自旋、四自旋體系中特定量子狀態的態轉移，該理論在Bruker 500 MHz核磁共振波譜儀上得到了實驗驗證。

此項工作中，蘇州醫工所常嚴為共同第一作者，楊曉冬研究員為通訊作者。該研究課題得到了國家自然科學基金（11105096）、江蘇省自然科學基金（BK20131171）和蘇州市國際合作項目（SH201207）資助。

圖1 三自旋體系中態轉移的效率分布

圖2 三自旋體系中態轉移的各分量權重軌跡

圖3 協作脈沖實現三自旋體系態轉移的仿真和實驗譜圖