核自旋对的单态序因其寿命长,并且在跟踪缓慢的化学和生物过程中具有极大的实用性,已被应用于超极化存储和传感应用以及研究分子构象变化和空间扩散等慢运动过程。通过单态序储存核自旋超级化,能有效延长系统寿命,拓展核磁共振光谱的应用潜力。目前同核和异核的核自旋单态序在实验上均已获得了实现,并且也有研究显示同核的核自旋单态序的超极化,但是目前并没有异核核自旋单态序超极化的相关研究。另外,利用电子自旋超极化转移实现的核自旋超极化需要低温和超强场,其获得的超极化率为p2/3,通常会远小于核自旋本身可以获得的极化率p。本文通过利用金刚石中的氮空位中心（NV色心）的光学超极化来实现异核单态序的超极化。由于NV色心在室温下拥有极佳的光学特性,并且其电子自旋具有很长的相干时间,因此被视为核自旋超极化的希望。考虑液态样品甲酸（13CHOOH）溶液,我们发现将NV色心的光学极化转移到13C或1H核自旋对上时,13C和1H将呈现较大的超极化差异。通过绝热减弱磁场我们将光学制备甲酸溶液中的强耦合13C-1H自旋对中异核自旋单态序的超极化,其获得的超极化率约为p/3,该数量级将会接近核自旋本身可以获得的极化率p。此超极化方案是目前首次提出异核单态序的超极化方案,通过该方案,我们可以获得较高的单态序的极化率。特别是,本文提出的方案可在室温下进行且不需要超强磁场。本文的章节安排如下:在第一章中,我们介绍核磁共振的相关原理、核自旋对的单态和单态序以及氮-空位（NV）中心系统。在第二章中,我们分别讨论固态样品以及液态样品的核自旋超极化。在固态样品中,使用的是单个NV色心制备核自旋超极化。而在液态样品中,则利用纳米金刚石中的NV色心制备核自旋超极化。在第三章中,我们研究异核自旋对单态序的超极化。首先在0.36 T的磁场下得到13C-1H自旋对的超极化差异。接下来收集超极化后的样品溶液,并将磁场调至低场,使得高场本征态绝热转化为低磁场中单重态和三重态,从而在低磁场获得核自旋单态序的超极化。在第四章中,我们对本文进行总结以及后续展望。