NMR

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

NMR (lyhenne sanoista nuclear magnetic resonance) eli ydinmagneettinen resonanssi on ilmiö, jossa voimakkaassa magneettikentässä oleva atomiydin absorboi energiaa radiotaajuisesta sähkömagneettisesta kentästä.[1][2] Felix Bloch ja Edward Purcell selittivät NMR-ilmiön toisistaan riippumatta vuonna 1946 ja he saivat aiheesta jaetun Nobelin-palkinnon vuonna 1952.[3]

Resonanssiehto[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Magneettikentässä olevan atomiytimen ja siihen kohdistuvan radiotaajuisen magneettikentän (RF-kentän) välisessä vuorovaikutuksessa esiintyy resonanssi-ilmiö, kun RF-kentän taajuuden \scriptstyle \nu ja ytimen kohdalla vaikuttavan magneettikentän voimakkuuden \scriptstyle B_0 välillä toteutuu ehto:

\nu = \frac{\gamma B_0}{2\pi},

missä \scriptstyle \gamma on atomiytimelle ominainen gyromagneettinen suhde.

Tavallisen vetyatomin ytimen (¹H) gyromagneettinen suhde on γ = 2π 42,58 MHz/T eli yhden teslan magneettikentässä vedyn ydinmagneettinen resonanssitaajuus on noin 42,58 MHz[4], hieman riippuen vety-ytimen kemiallisesta ympäristöstä.

NMR-spektroskopia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

NMR-spektroskopia eli ydinmagneettinen resonanssispektroskopia perustuu siihen, että magneettisten atomiydinten energiatilat ja ydinten käyttäytyminen magneettikentässä riippuvat herkällä tavalla ydinten fysikaalis-kemiallisesta ympäristöstä ja nämä riippuvuudet näkyvät ydinmagneettisen resonanssisignaalin spektrissä mm. resonanssitaajuuden kemiallisena siirtymänä.

NMR on molekyylien rakennetutkimuksen perusväline. Se on ainoa menetelmä, jolla nesteeseen liuotetusta molekyylistä voidaan ratkaista sen rakenne ja myös sen kolmiulotteinen avaruusrakenne [5]. NMR-menetelmässä mitattavasta yhdisteestä saadaan spektri, josta nähdään yhdisteen jokaisen atomin kemiallisesta ympäristöstä riippuva resonanssitaajuuden kemiallinen siirtymä ja signaalin intensiteetti (samanlaisten ytimien lukumäärä), sekä jakautuminen (saadaan tietoa muista läheisistä ytimistä ja molekyylin avaruusrakenteesta). Menetelmällä voidaan tutkia myös kiinteitä aineita tai kaasumaisia näytteitä. Rakenteen lisäksi NMR antaa tietoa molekyylien tai niiden osien liiketiloista.

Sovelluksia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Magneettikuvaus on yksi merkittävimmistä NMR-sovelluksista. Kuvantamista voidaan käyttää myös materiaalien ja esimerkiksi biologisten näytteiden rakenteen tutkimiseen.

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Robin K. Harris: ”Kappale 1, The fundamentals”, Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, s. 1. Pitman Books, 1983. ISBN 0-273-01684-9. (englanniksi)
  2. The American heritage science dictionary, s. 434. Houghton Mifflin Harcourt, 2005. ISBN 9780618455041. (englanniksi)
  3. Sharma: Atomic and Nuclear Physics, s. 544. Pearson Education India, 2008. ISBN 9788131719244. (englanniksi)
  4. Kittel, C: "Introduction to Solid State Physics", 4th ed., sivu 578. Wiley, 1971
  5. Cavanagh J, Fairbrother W, Palmer A, Rance M ja Skelton N: Protein NMR Spectroscopy -principles and practice. Elsevir academic press, 2007. Eng