Ядерный магнитный резонанс
Термин
ядерный магнитный резонанс
Термин на английском
Nuclear Magnetic Resonance
Аббревиатуры
ЯМР, NMR
Связанные термины
Определение
Резонансное поглощение электромагнитного излучения в радиочастотной области веществом с ненулевым спином ядра атома, находящегося во внешнем магнитном поле
Описание
Ядра атомов с ненулевыми магнитными моментами ядра или нечетными ядерными спинами могут вступать во взаимодействие с внешним магнитным полем. При этом происходит расщепление энергетических уровней, которое определяется природой ядра атома, электронным окружением и характером внутри- и межмолекулярного взаимодействия. Примерами таких ядер, у которых наблюдается резонанс, являются 1H, 13C, 15N, 19F, 29Si, 31P (см. Рис.1).
На явлении ЯМР основана спектроскопия ЯМР, которая является важнейшим методом определения структуры как малых органических молекул, так и высокомолекулярных биоорганических соединений и полимеров. Наибольшее распространение получила спектроскопия на ядрах 1H (протонный магнитный резонанс или ПМР) и фтора 19F. Благодаря высокому естественному содержанию «магнитных» изотопов (99,98% 1H и 100% 19F) и большим магнитным моментам эти ядра наиболее подходят для спектроскопии ЯМР. Из спектров ЯМР получают структурную и количественную информацию об исследуемом веществе. Регистрация спектров обычно происходит при непрерывном изменении частоты электромагнитного излучения (или магнитного поля). С появлением импульсных ЯМР-спектрометров большое распространение получила также ЯМР-спектроскопия углерода 13С, при которой регистрация происходит при кратковременном импульсном облучении пробы радиочастотным излучением.
Используя методы квантовохимических расчетов, можно теоретически предсказать характеристические химические сдвиги и модельный спектр, отвечающие структурам изомеров фуллеренов (С70, С76, С78, С80 и С84). При сравнении значений теоретических и экспериментальных химических сдвигов были впервые определены неизвестные прежде структуры изомеров таких соединений, как С82, С84, С86 и С88.
В нанотехнологии метод ЯМР находит применение как метод исследования поверхности материалов, в частности, композитов и полимеров. Его можно использовать также для выявления внутренних дефектов, растрескивания вследствие воздействия окружающей среды, а также для изучения динамики полимерных цепей с использованием изотопа 13C и дейтерия.
Авторы
Ссылки
Иллюстрации
Рис.1. Зеемановское расщепление уровней энергии ядра в магнитном поле в случае ядерного спина I=1/2. |
Разделы
Методы диагностики и исследования наноструктур и наноматериалов
Главная |