காந்த அதிர்வு. காந்த அதிர்வுகள் இயந்திர பொறியியலில் அணு காந்த அதிர்வு முறையின் பயன்பாடு

நிகழ்வின் சாராம்சம்
முதலாவதாக, இந்த நிகழ்வின் பெயர் "அணு" என்ற வார்த்தையைக் கொண்டிருந்தாலும், NMR க்கு அணு இயற்பியலுடன் எந்த தொடர்பும் இல்லை மற்றும் கதிரியக்கத்துடன் எந்த வகையிலும் இணைக்கப்படவில்லை என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். நாம் ஒரு கண்டிப்பான விளக்கத்தைப் பற்றி பேசினால், குவாண்டம் இயக்கவியலின் விதிகள் இல்லாமல் செய்ய வழி இல்லை. இந்த விதிகளின்படி, வெளிப்புற காந்தப்புலத்துடன் காந்த மையத்தின் தொடர்பு ஆற்றல் சில தனித்துவமான மதிப்புகளை மட்டுமே எடுக்க முடியும். காந்தக் கருக்கள் ஒரு மாற்று காந்தப்புலத்துடன் கதிரியக்கப்படுத்தப்பட்டால், அதிர்வெண் இந்த தனித்துவமான ஆற்றல் மட்டங்களுக்கு இடையிலான வேறுபாட்டிற்கு ஒத்ததாக இருந்தால், அதிர்வெண் அலகுகளில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, பின்னர் காந்த கருக்கள் ஒரு மட்டத்திலிருந்து மற்றொரு நிலைக்கு நகரத் தொடங்குகின்றன, அதே நேரத்தில் மாற்று ஆற்றலை உறிஞ்சும். களம். இது காந்த அதிர்வு நிகழ்வு. இந்த விளக்கம் முறைப்படி சரியானது, ஆனால் மிகவும் தெளிவாக இல்லை. குவாண்டம் இயக்கவியல் இல்லாமல் மற்றொரு விளக்கம் உள்ளது. காந்த மையமானது அதன் அச்சில் சுழலும் மின்சாரம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட பந்தாக கற்பனை செய்யலாம் (இருப்பினும், கண்டிப்பாகச் சொன்னால், இது அவ்வாறு இல்லை). எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸின் விதிகளின்படி, ஒரு கட்டணத்தின் சுழற்சி ஒரு காந்தப்புலத்தின் தோற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது, அதாவது, கருவின் காந்த தருணம், இது சுழற்சியின் அச்சில் இயக்கப்படுகிறது. இந்த காந்த கணம் ஒரு நிலையான வெளிப்புற புலத்தில் வைக்கப்பட்டால், இந்த தருணத்தின் திசையன் முன்கூட்டியே தொடங்குகிறது, அதாவது, வெளிப்புற புலத்தின் திசையை சுற்றி சுழற்றுகிறது. அதே வழியில், மேல் முனைகளின் அச்சு கண்டிப்பாக செங்குத்தாக அவிழ்க்கப்படாமல், ஒரு குறிப்பிட்ட கோணத்தில் இருந்தால், செங்குத்துச் சுற்றி (சுழலும்). இந்த வழக்கில், காந்தப்புலத்தின் பங்கு ஈர்ப்பு விசையால் செய்யப்படுகிறது.

முன்னோடி அதிர்வெண் கருவின் பண்புகள் மற்றும் காந்தப்புலத்தின் வலிமை ஆகிய இரண்டாலும் தீர்மானிக்கப்படுகிறது: புலம் வலிமையானது, அதிர்வெண் அதிகமாகும். பின்னர், ஒரு நிலையான வெளிப்புற காந்தப்புலத்திற்கு கூடுதலாக, மையமானது மாற்று காந்தப்புலத்தால் பாதிக்கப்பட்டால், கோர் இந்த புலத்துடன் தொடர்பு கொள்ளத் தொடங்குகிறது - இது மையத்தை மிகவும் வலுவாக ஆடுவது போல் தெரிகிறது, முன்கணிப்பு வீச்சு அதிகரிக்கிறது, மேலும் மையமானது மாற்று புலத்தின் ஆற்றலை உறிஞ்சுகிறது. இருப்பினும், இது அதிர்வு நிலையின் கீழ் மட்டுமே நடக்கும், அதாவது, முன்னோடி அதிர்வெண் மற்றும் வெளிப்புற மாற்று புலத்தின் அதிர்வெண் ஆகியவற்றின் தற்செயல் நிகழ்வு. இது பள்ளி இயற்பியலின் உன்னதமான உதாரணத்தைப் போன்றது - வீரர்கள் பாலத்தின் குறுக்கே அணிவகுத்துச் செல்கிறார்கள். படியின் அதிர்வெண் பாலத்தின் இயற்கையான அதிர்வெண்ணுடன் ஒத்துப்போனால், பாலம் மேலும் மேலும் ஊசலாடுகிறது. சோதனை ரீதியாக, இந்த நிகழ்வு அதன் அதிர்வெண்ணில் ஒரு மாற்று புலத்தின் உறிஞ்சுதலை சார்ந்து தன்னை வெளிப்படுத்துகிறது. அதிர்வு நேரத்தில், உறிஞ்சுதல் கூர்மையாக அதிகரிக்கிறது, மேலும் எளிமையான காந்த அதிர்வு ஸ்பெக்ட்ரம் இதுபோல் தெரிகிறது:
ஃபோரியர் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி
முதல் NMR ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்கள் மேலே விவரிக்கப்பட்டபடி சரியாக வேலை செய்தன - மாதிரி ஒரு நிலையான காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்பட்டது, மேலும் ரேடியோ அதிர்வெண் கதிர்வீச்சு தொடர்ந்து அதில் பயன்படுத்தப்பட்டது. பின்னர் மாற்று புலத்தின் அதிர்வெண் அல்லது நிலையான காந்தப்புலத்தின் தீவிரம் சீராக மாறுபடும். மாற்று புல ஆற்றலின் உறிஞ்சுதல் ஒரு ரேடியோ அதிர்வெண் பாலம் மூலம் பதிவு செய்யப்பட்டது, இதன் சமிக்ஞை ஒரு ரெக்கார்டர் அல்லது அலைக்காட்டிக்கு வெளியிடப்பட்டது. ஆனால் இந்த சிக்னல் பதிவு முறை நீண்ட காலமாக பயன்படுத்தப்படவில்லை. நவீன NMR ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்களில், ஸ்பெக்ட்ரம் பருப்புகளைப் பயன்படுத்தி பதிவு செய்யப்படுகிறது. கருக்களின் காந்த கணங்கள் ஒரு குறுகிய சக்திவாய்ந்த துடிப்பு மூலம் உற்சாகப்படுத்தப்படுகின்றன, அதன் பிறகு சுதந்திரமாக முன்னோக்கி செல்லும் காந்த தருணங்களால் RF சுருளில் தூண்டப்பட்ட சமிக்ஞை பதிவு செய்யப்படுகிறது. காந்தத் தருணங்கள் சமநிலைக்குத் திரும்பும்போது இந்த சமிக்ஞை படிப்படியாக பூஜ்ஜியமாகக் குறைகிறது (இந்த செயல்முறை காந்த தளர்வு என்று அழைக்கப்படுகிறது). இந்த சிக்னலில் இருந்து ஃபோரியர் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் மூலம் என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரம் பெறப்படுகிறது. இது ஒரு நிலையான கணித செயல்முறையாகும், இது எந்த சிக்னலையும் அதிர்வெண் ஹார்மோனிக்ஸ்களாக சிதைக்க உங்களை அனுமதிக்கிறது, இதனால் இந்த சமிக்ஞையின் அதிர்வெண் நிறமாலையைப் பெறலாம். ஸ்பெக்ட்ரம் பதிவு செய்யும் இந்த முறையானது சத்தத்தை கணிசமாகக் குறைக்கவும், சோதனைகளை மிக வேகமாக நடத்தவும் உங்களை அனுமதிக்கிறது.

ஸ்பெக்ட்ரம் பதிவு செய்வதற்கான ஒரு அற்புதமான துடிப்பு எளிமையான NMR பரிசோதனையாகும். எவ்வாறாயினும், அணு காந்த தருணங்களின் அமைப்பில் ஆராய்ச்சியாளர் எந்த வகையான கையாளுதல்களைச் செய்ய வேண்டும் என்பதைப் பொறுத்து, ஒரு பரிசோதனையில், வெவ்வேறு கால அளவுகள், வீச்சுகள், அவற்றுக்கிடையே வெவ்வேறு தாமதங்கள் போன்ற பல துடிப்புகள் இருக்கலாம். இருப்பினும், கிட்டத்தட்ட அனைத்து இந்த துடிப்பு வரிசைகளும் ஒரே விஷயத்தில் முடிவடைகின்றன - ஒரு ஃபோரியர் மாற்றத்தைத் தொடர்ந்து ஒரு இலவச ப்ரீசெஷன் சிக்னலைப் பதிவுசெய்தல்.
பொருளில் காந்த இடைவினைகள்
அணுக்கருக்கள் ஒன்றோடொன்று மற்றும் மூலக்கூறின் எலக்ட்ரான் ஷெல்லுடன் காந்த தொடர்புகள் இல்லாவிட்டால், காந்த அதிர்வு என்பது ஒரு சுவாரஸ்யமான இயற்பியல் நிகழ்வைத் தவிர வேறொன்றுமில்லை. இந்த இடைவினைகள் அதிர்வு அளவுருக்களைப் பாதிக்கின்றன, மேலும் அவற்றின் உதவியுடன், என்எம்ஆர் முறை மூலக்கூறுகளின் பண்புகள் பற்றிய பல்வேறு தகவல்களை வழங்க முடியும் - அவற்றின் நோக்குநிலை, இடஞ்சார்ந்த அமைப்பு (உறுதிப்படுத்தல்), மூலக்கூறு இடைவினைகள், இரசாயன பரிமாற்றம், சுழற்சி மற்றும் மொழிபெயர்ப்பு இயக்கவியல். இதற்கு நன்றி, என்எம்ஆர் மூலக்கூறு மட்டத்தில் பொருட்களைப் படிப்பதற்கான மிகவும் சக்திவாய்ந்த கருவியாக மாறியுள்ளது, இது இயற்பியலில் மட்டுமல்ல, முக்கியமாக வேதியியல் மற்றும் மூலக்கூறு உயிரியலில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இரசாயன மாற்றம் என்று அழைக்கப்படுவது அத்தகைய தொடர்புக்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு. அதன் சாராம்சம் பின்வருமாறு: ஒரு மூலக்கூறின் எலக்ட்ரான் ஷெல் வெளிப்புற காந்தப்புலத்திற்கு பதிலளித்து அதைத் திரையிட முயற்சிக்கிறது - காந்தப்புலத்தின் பகுதியளவு திரையிடல் அனைத்து காந்தப் பொருட்களிலும் நிகழ்கிறது. இதன் பொருள், மூலக்கூறில் உள்ள காந்தப்புலம் வெளிப்புற காந்தப்புலத்திலிருந்து மிகச் சிறிய அளவில் வேறுபடும், இது வேதியியல் மாற்றம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், மூலக்கூறின் வெவ்வேறு பகுதிகளில் எலக்ட்ரான் ஷெல்லின் பண்புகள் வேறுபட்டவை, மேலும் வேதியியல் மாற்றமும் வேறுபட்டது. அதன்படி, மூலக்கூறின் வெவ்வேறு பகுதிகளில் உள்ள கருக்களுக்கான அதிர்வு நிலைகளும் வேறுபடும். இது ஸ்பெக்ட்ரமில் வேதியியல் ரீதியாக சமமற்ற கருக்களை வேறுபடுத்துவதை சாத்தியமாக்குகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, தூய நீரின் ஹைட்ரஜன் கருக்களின் (புரோட்டான்கள்) நிறமாலையை எடுத்துக் கொண்டால், H 2 O மூலக்கூறில் உள்ள இரண்டு புரோட்டான்களும் ஒரே மாதிரியாக இருப்பதால், ஒரே ஒரு கோடு மட்டுமே இருக்கும். ஆனால் மெத்தில் ஆல்கஹால் CH 3 OH க்கு ஏற்கனவே ஸ்பெக்ட்ரமில் இரண்டு கோடுகள் இருக்கும் (நாம் மற்ற காந்த தொடர்புகளை புறக்கணித்தால்), இரண்டு வகையான புரோட்டான்கள் இருப்பதால் - மெத்தில் குழு CH 3 இன் புரோட்டான்கள் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் அணுவுடன் தொடர்புடைய புரோட்டான். மூலக்கூறுகள் மிகவும் சிக்கலானதாக மாறும்போது, கோடுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும், மேலும் இவ்வளவு பெரிய மற்றும் சிக்கலான மூலக்கூறை ஒரு புரதமாக எடுத்துக் கொண்டால், இந்த விஷயத்தில் ஸ்பெக்ட்ரம் இப்படி இருக்கும்:
காந்த கோர்கள்
என்எம்ஆரை வெவ்வேறு கருக்களில் காணலாம், ஆனால் எல்லா அணுக்களுக்கும் காந்தத் தருணம் இல்லை என்று சொல்ல வேண்டும். சில ஐசோடோப்புகள் ஒரு காந்த தருணத்தைக் கொண்டிருப்பது பெரும்பாலும் நிகழ்கிறது, ஆனால் அதே கருவின் மற்ற ஐசோடோப்புகள் இல்லை. மொத்தத்தில், காந்த கருக்களைக் கொண்ட பல்வேறு வேதியியல் கூறுகளின் நூற்றுக்கும் மேற்பட்ட ஐசோடோப்புகள் உள்ளன, ஆனால் ஆராய்ச்சியில் பொதுவாக 1520 க்கும் மேற்பட்ட காந்த கருக்கள் பயன்படுத்தப்படுவதில்லை, மற்ற அனைத்தும் கவர்ச்சியானவை. ஒவ்வொரு அணுக்கருவும் காந்தப்புலம் மற்றும் முன்னோடி அதிர்வெண்ணின் அதன் சொந்த பண்பு விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளது, இது கைரோ காந்த விகிதம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. அனைத்து கருக்களுக்கும் இந்த உறவுகள் தெரியும். அவற்றைப் பயன்படுத்தி, கொடுக்கப்பட்ட காந்தப்புலத்தின் கீழ், ஆராய்ச்சியாளருக்குத் தேவையான அணுக்கருக்களிலிருந்து ஒரு சமிக்ஞையைக் காணக்கூடிய அதிர்வெண்ணை நீங்கள் தேர்ந்தெடுக்கலாம்.

என்எம்ஆருக்கான மிக முக்கியமான கருக்கள் புரோட்டான்கள். அவை இயற்கையில் மிக அதிகமாக உள்ளன, மேலும் அவை மிக அதிக உணர்திறன் கொண்டவை. கார்பன், நைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் கருக்கள் வேதியியல் மற்றும் உயிரியலுக்கு மிகவும் முக்கியம், ஆனால் விஞ்ஞானிகளுக்கு அவற்றுடன் அதிக அதிர்ஷ்டம் இல்லை: கார்பன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப்புகள், 12 C மற்றும் 16 O, ஒரு காந்த தருணம் இல்லை, இயற்கை நைட்ரஜன் 14 N இன் ஐசோடோப்புக்கு ஒரு கணம் உள்ளது, ஆனால் அது பல காரணங்களுக்காக சோதனைகளுக்கு மிகவும் சிரமமாக உள்ளது. NMR சோதனைகளுக்கு ஏற்ற ஐசோடோப்புகள் 13 C, 15 N மற்றும் 17 O உள்ளன, ஆனால் அவற்றின் இயற்கையான மிகுதியானது புரோட்டான்களுடன் ஒப்பிடும்போது மிகக் குறைவு மற்றும் அவற்றின் உணர்திறன் மிகக் குறைவு. எனவே, சிறப்பு ஐசோடோப்பு-செறிவூட்டப்பட்ட மாதிரிகள் பெரும்பாலும் என்எம்ஆர் ஆய்வுகளுக்குத் தயாரிக்கப்படுகின்றன, இதில் ஒரு குறிப்பிட்ட கருவின் இயற்கையான ஐசோடோப்பு சோதனைகளுக்குத் தேவையான ஒன்றால் மாற்றப்படுகிறது. பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில், இந்த செயல்முறை மிகவும் கடினமானது மற்றும் விலை உயர்ந்தது, ஆனால் சில நேரங்களில் அது தேவையான தகவலைப் பெறுவதற்கான ஒரே வாய்ப்பாகும்.
எலக்ட்ரான் பாரா காந்த மற்றும் நான்குமுனை அதிர்வு
என்எம்ஆரைப் பற்றி பேசுகையில், எலக்ட்ரான் பாராமேக்னடிக் ரெசோனன்ஸ் (ஈபிஆர்) மற்றும் நியூக்ளியர் குவாட்ரூபோல் ரெசோனன்ஸ் (என்கியூஆர்) ஆகிய இரண்டு தொடர்புடைய இயற்பியல் நிகழ்வுகளைக் குறிப்பிடத் தவற முடியாது. EPR அடிப்படையில் NMR ஐ ஒத்திருக்கிறது, வித்தியாசம் என்னவென்றால், அதிர்வு அணுக்கருக்களின் காந்த தருணங்களில் அல்ல, ஆனால் அணுவின் எலக்ட்ரான் ஷெல்லில் காணப்படுகிறது. எலக்ட்ரான் ஷெல் இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான் என்று அழைக்கப்படும் மூலக்கூறுகள் அல்லது வேதியியல் குழுக்களில் மட்டுமே EPR ஐக் காண முடியும், பின்னர் ஷெல் பூஜ்ஜியமற்ற காந்த தருணத்தைக் கொண்டுள்ளது. இத்தகைய பொருட்கள் பாரா காந்தங்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. EPR, NMR போன்றது, மூலக்கூறு மட்டத்தில் உள்ள பொருட்களின் பல்வேறு கட்டமைப்பு மற்றும் மாறும் பண்புகளை ஆய்வு செய்யப் பயன்படுகிறது, ஆனால் அதன் பயன்பாட்டின் நோக்கம் கணிசமாகக் குறைவாக உள்ளது. பெரும்பாலான மூலக்கூறுகள், குறிப்பாக வாழும் இயற்கையில், இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கவில்லை என்பதே இதற்குக் காரணம். சில சந்தர்ப்பங்களில், நீங்கள் பாரா காந்த ஆய்வு என்று அழைக்கப்படுவதைப் பயன்படுத்தலாம், அதாவது, இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரானைக் கொண்ட ஒரு வேதியியல் குழு, ஆய்வின் கீழ் உள்ள மூலக்கூறுடன் பிணைக்கிறது. ஆனால் இந்த அணுகுமுறை இந்த முறையின் திறன்களை கட்டுப்படுத்தும் வெளிப்படையான குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. கூடுதலாக, EPR ஆனது NMR இல் உள்ளதைப் போன்ற உயர் நிறமாலைத் தீர்மானம் (அதாவது, ஸ்பெக்ட்ரமில் உள்ள ஒரு வரியை மற்றொன்றிலிருந்து வேறுபடுத்தும் திறன்) இல்லை.

"விரல்களில்" NQR இன் தன்மையை விளக்குவது மிகவும் கடினம். சில அணுக்கருக்கள் மின்சார நான்குமுனை கணம் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இந்த தருணம் கோள சமச்சீரிலிருந்து கருவின் மின் கட்டணத்தின் விநியோகத்தின் விலகலை வகைப்படுத்துகிறது. பொருளின் படிக அமைப்பால் உருவாக்கப்பட்ட மின்சார புலத்தின் சாய்வுடன் இந்த தருணத்தின் தொடர்பு கருவின் ஆற்றல் மட்டங்களின் பிளவுக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த நிலையில், இந்த நிலைகளுக்கிடையேயான மாற்றங்களுடன் தொடர்புடைய அதிர்வெண்ணில் ஒரு அதிர்வு இருப்பதை ஒருவர் அவதானிக்கலாம். NMR மற்றும் EPR போலல்லாமல், NQR க்கு வெளிப்புற காந்தப்புலம் தேவையில்லை, ஏனெனில் அது இல்லாமல் நிலை பிளவு ஏற்படுகிறது. NQR பொருட்களைப் படிக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் அதன் பயன்பாட்டின் நோக்கம் EPR ஐ விட குறுகியதாக உள்ளது.
NMR இன் நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள்

NMR என்பது மூலக்கூறுகளைப் படிப்பதற்கான மிகவும் சக்திவாய்ந்த மற்றும் தகவல் தரும் முறையாகும். கண்டிப்பாகச் சொன்னால், இது ஒரு முறை அல்ல, இது ஒரு பெரிய எண்ணிக்கையிலான பல்வேறு வகையான சோதனைகள், அதாவது, துடிப்பு வரிசைகள். அவை அனைத்தும் NMR இன் நிகழ்வை அடிப்படையாகக் கொண்டவை என்றாலும், இந்த சோதனைகள் ஒவ்வொன்றும் சில குறிப்பிட்ட தகவலைப் பெற வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த சோதனைகளின் எண்ணிக்கை பல பத்துகளில் அளவிடப்படுகிறது, நூற்றுக்கணக்கில் இல்லை. கோட்பாட்டளவில், NMR எல்லாம் இல்லை என்றால், மூலக்கூறுகளின் கட்டமைப்பு மற்றும் இயக்கவியலைப் படிப்பதற்கான மற்ற எல்லா சோதனை முறைகளும் கிட்டத்தட்ட அனைத்தையும் செய்ய முடியும், இருப்பினும் நடைமுறையில் இது சாத்தியமானது, நிச்சயமாக, எப்போதும் இல்லை. NMR இன் முக்கிய நன்மைகளில் ஒன்று, ஒருபுறம், அதன் இயற்கை ஆய்வுகள், அதாவது காந்தக் கருக்கள், மூலக்கூறு முழுவதும் விநியோகிக்கப்படுகின்றன, மறுபுறம், இந்த கருக்களை ஒருவருக்கொருவர் வேறுபடுத்தி, இடஞ்சார்ந்த தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட தரவைப் பெற இது அனுமதிக்கிறது. மூலக்கூறின் பண்புகள் மீது. மற்ற எல்லா முறைகளும் முழு மூலக்கூறின் சராசரி அல்லது அதன் ஒரு பகுதியைப் பற்றிய தகவலை வழங்குகின்றன.

என்எம்ஆர் இரண்டு முக்கிய குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. முதலாவதாக, மற்ற சோதனை முறைகளுடன் ஒப்பிடும்போது இது குறைந்த உணர்திறன் (ஆப்டிகல் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி, ஃப்ளோரசன்ஸ், ஈபிஆர் போன்றவை). சத்தம் சராசரியாக இருக்க, சமிக்ஞை நீண்ட காலத்திற்கு குவிக்கப்பட வேண்டும் என்பதற்கு இது வழிவகுக்கிறது. சில சந்தர்ப்பங்களில், ஒரு NMR பரிசோதனை பல வாரங்களுக்கு கூட மேற்கொள்ளப்படலாம். இரண்டாவதாக, இது விலை உயர்ந்தது. என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்கள் மிகவும் விலையுயர்ந்த அறிவியல் கருவிகளில் ஒன்றாகும், குறைந்தபட்சம் நூறாயிரக்கணக்கான டாலர்கள் செலவாகும், மேலும் மிகவும் விலையுயர்ந்த ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்கள் பல மில்லியன் செலவாகும். அனைத்து ஆய்வகங்களும், குறிப்பாக ரஷ்யாவில், அத்தகைய அறிவியல் உபகரணங்களை வாங்க முடியாது.
என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்களுக்கான காந்தங்கள்
ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரின் மிக முக்கியமான மற்றும் விலையுயர்ந்த பாகங்களில் ஒன்று காந்தம் ஆகும், இது ஒரு நிலையான காந்தப்புலத்தை உருவாக்குகிறது. புலம் வலிமையானது, அதிக உணர்திறன் மற்றும் நிறமாலை தீர்மானம், எனவே விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியியலாளர்கள் தொடர்ந்து புலங்களை முடிந்தவரை பெற முயற்சிக்கின்றனர். சோலனாய்டில் உள்ள மின்னோட்டத்தால் காந்தப்புலம் உருவாக்கப்படுகிறது - வலுவான மின்னோட்டம், பெரிய புலம். இருப்பினும், மின்னோட்டத்தை காலவரையின்றி அதிகரிக்க இயலாது; எனவே, மிக நீண்ட காலமாக, உயர்-புலம் என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்கள் சூப்பர் கண்டக்டிங் காந்தங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, அதாவது சோலனாய்டு கம்பி ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலையில் இருக்கும் காந்தங்கள். இந்த வழக்கில், கம்பியின் மின் எதிர்ப்பு பூஜ்ஜியமாகும், மேலும் எந்த தற்போதைய மதிப்பிலும் ஆற்றல் வெளியிடப்படவில்லை. மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில், ஒரு சில டிகிரி கெல்வின், திரவ ஹீலியத்தின் வெப்பநிலையில் மட்டுமே சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலையை அடைய முடியும். (உயர்-வெப்பநிலை சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி என்பது முற்றிலும் அடிப்படை ஆராய்ச்சியின் களமாக உள்ளது.) இது போன்ற குறைந்த வெப்பநிலையை பராமரிப்பதன் மூலம் காந்தங்களின் வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தியில் உள்ள அனைத்து தொழில்நுட்ப சிக்கல்களும் தொடர்புடையவை, அவை விலை உயர்ந்தவை. ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் காந்தம் ஒரு தெர்மோஸ்-மெட்ரியோஷ்கா கொள்கையின் அடிப்படையில் கட்டப்பட்டுள்ளது. சோலனாய்டு மையத்தில், வெற்றிட அறையில் அமைந்துள்ளது. இது திரவ ஹீலியம் கொண்ட ஷெல் மூலம் சூழப்பட்டுள்ளது. இந்த ஷெல் ஒரு வெற்றிட அடுக்கு வழியாக திரவ நைட்ரஜனின் ஷெல் மூலம் சூழப்பட்டுள்ளது. திரவ நைட்ரஜனின் வெப்பநிலை மைனஸ் 196 டிகிரி செல்சியஸ் ஆகும், ஹீலியம் மெதுவாக ஆவியாகுவதை உறுதி செய்ய நைட்ரஜன் தேவைப்படுகிறது. இறுதியாக, நைட்ரஜன் ஷெல் அறை வெப்பநிலையிலிருந்து வெளிப்புற வெற்றிட அடுக்கு மூலம் தனிமைப்படுத்தப்படுகிறது. அத்தகைய அமைப்பு ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் காந்தத்தின் விரும்பிய வெப்பநிலையை மிக நீண்ட காலத்திற்கு பராமரிக்கும் திறன் கொண்டது, இருப்பினும் இது திரவ நைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியத்தை காந்தத்தில் தொடர்ந்து சேர்க்க வேண்டும். இத்தகைய காந்தங்களின் நன்மை, அதிக காந்தப்புலங்களைப் பெறுவதற்கான திறனுடன் கூடுதலாக, அவை ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவதில்லை: காந்தத்தைத் தொடங்கிய பிறகு, மின்னோட்டம் பல ஆண்டுகளாக எந்த இழப்பும் இல்லாமல் சூப்பர் கண்டக்டிங் கம்பிகள் வழியாக இயங்குகிறது.
டோமோகிராபி
வழக்கமான என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்களில், அவை காந்தப்புலத்தை முடிந்தவரை ஒரே மாதிரியாக மாற்ற முயற்சிக்கின்றன, இது நிறமாலை தீர்மானத்தை மேம்படுத்துவதற்கு அவசியம். ஆனால் மாதிரியின் உள்ளே இருக்கும் காந்தப்புலம், மாறாக, மிகவும் சீரற்றதாக இருந்தால், இது NMR ஐப் பயன்படுத்துவதற்கான அடிப்படையில் புதிய சாத்தியங்களைத் திறக்கிறது. புலத்தின் சீரற்ற தன்மை சாய்வு சுருள்கள் என்று அழைக்கப்படுவதால் உருவாக்கப்பட்டது, அவை முக்கிய காந்தத்துடன் இணைந்து செயல்படுகின்றன. இந்த வழக்கில், மாதிரியின் வெவ்வேறு பகுதிகளில் உள்ள காந்தப்புலத்தின் அளவு வேறுபட்டதாக இருக்கும், அதாவது NMR சிக்னலை ஒரு வழக்கமான ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரைப் போல முழு மாதிரியிலிருந்தும் அல்ல, ஆனால் அதன் குறுகிய அடுக்கிலிருந்து மட்டுமே காண முடியும். அதிர்வு நிலைமைகள் பூர்த்தி செய்யப்படுகின்றன, அதாவது, காந்தப்புலம் மற்றும் அதிர்வெண் இடையே விரும்பிய உறவு. காந்தப்புலத்தின் அளவை மாற்றுவதன் மூலம் (அல்லது, அடிப்படையில் அதே விஷயம், சமிக்ஞை கண்காணிப்பின் அதிர்வெண்), நீங்கள் சமிக்ஞையை உருவாக்கும் அடுக்கை மாற்றலாம். இந்த வழியில், மாதிரியை அதன் முழு அளவு முழுவதும் "ஸ்கேன்" செய்ய முடியும் மற்றும் அதன் உள் முப்பரிமாண அமைப்பை எந்த இயந்திர வழியிலும் மாதிரியை அழிக்காமல் "பார்க்க" முடியும். இன்றுவரை, பல்வேறு NMR அளவுருக்கள் (ஸ்பெக்ட்ரல் பண்புகள், காந்த தளர்வு நேரங்கள், சுய-பரவல் வீதம் மற்றும் சில) மாதிரியின் உள்ளே இடஞ்சார்ந்த தெளிவுத்திறனுடன் அளவிடக்கூடிய ஏராளமான நுட்பங்கள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. மிகவும் சுவாரஸ்யமான மற்றும் முக்கியமான, நடைமுறைக் கண்ணோட்டத்தில், என்எம்ஆர் டோமோகிராஃபியின் பயன்பாடு மருத்துவத்தில் கண்டறியப்பட்டது. இந்த வழக்கில், ஆய்வு செய்யப்படும் "மாதிரி" மனித உடலாகும். NMR இமேஜிங் என்பது புற்றுநோயியல் முதல் மகப்பேறியல் வரை மருத்துவத்தின் பல்வேறு துறைகளில் மிகவும் பயனுள்ள மற்றும் பாதுகாப்பான (ஆனால் விலையுயர்ந்த) கண்டறியும் கருவிகளில் ஒன்றாகும். இந்த முறையின் பெயரில் மருத்துவர்கள் "அணு" என்ற வார்த்தையைப் பயன்படுத்துவதில்லை என்பது கவனிக்கத்தக்கது, ஏனெனில் சில நோயாளிகள் அதை அணுசக்தி எதிர்வினைகள் மற்றும் அணுகுண்டுகளுடன் தொடர்புபடுத்துகிறார்கள்.
கண்டுபிடிப்பு வரலாறு

NMR கண்டுபிடிக்கப்பட்ட ஆண்டு 1945 எனக் கருதப்படுகிறது, ஸ்டான்போர்டைச் சேர்ந்த அமெரிக்கர்கள் பெலிக்ஸ் ப்ளாச் மற்றும் அவரைச் சார்ந்து இல்லாமல், ஹார்வர்டில் இருந்து எட்வர்ட் பர்செல் மற்றும் ராபர்ட் பவுண்ட் ஆகியோர் புரோட்டான்களில் என்எம்ஆர் சிக்னலை முதலில் கவனித்தனர். அந்த நேரத்தில், அணு காந்தத்தின் தன்மை பற்றி ஏற்கனவே அதிகம் அறியப்பட்டது, NMR விளைவு கோட்பாட்டளவில் கணிக்கப்பட்டது, மேலும் அதை சோதனை ரீதியாக கவனிக்க பல முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன. சோவியத் யூனியனில் ஒரு வருடம் முன்னதாக, கசானில், EPR நிகழ்வு எவ்ஜெனி ஜாவோயிஸ்கியால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். ஜாவோயிஸ்கியும் என்எம்ஆர் சிக்னலைக் கவனித்தார் என்பது இப்போது அனைவரும் அறிந்ததே, இது போருக்கு முன்பு, 1941 இல் இருந்தது. இருப்பினும், அவர் வசம் குறைந்த தரம் வாய்ந்த காந்தம் இருந்தது, அதன் முடிவுகள் மோசமாக மறுஉருவாக்கம் செய்யப்படுகின்றன, எனவே வெளியிடப்படவில்லை. சரியாகச் சொல்வதானால், NMR ஐ அதன் "அதிகாரப்பூர்வ" கண்டுபிடிப்புக்கு முன்பு கவனித்தவர் ஜாவோயிஸ்கி மட்டும் அல்ல என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். குறிப்பாக, அமெரிக்க இயற்பியலாளர் Isidor Rabi (1944 இல் நோபல் பரிசு பெற்றவர் அணு மற்றும் மூலக்கூறு கற்றைகளில் உள்ள அணுக்கருக்களின் காந்த பண்புகளை ஆய்வு செய்ததற்காக) 30 களின் பிற்பகுதியில் NMR ஐக் கவனித்தார், ஆனால் அதை ஒரு கருவி கலைப்பொருளாகக் கருதினார். ஒரு வழி அல்லது வேறு, காந்த அதிர்வு சோதனை கண்டறிதலில் நம் நாடு முன்னுரிமையைத் தக்க வைத்துக் கொள்கிறது. ஜாவோயிஸ்கி போருக்குப் பிறகு விரைவில் மற்ற பிரச்சினைகளைச் சமாளிக்கத் தொடங்கினார் என்றாலும், அவரது கண்டுபிடிப்பு கசானில் அறிவியலின் வளர்ச்சியில் பெரும் பங்கைக் கொண்டிருந்தது. கசான் இன்னும் EPR ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக்கான உலகின் முன்னணி அறிவியல் மையங்களில் ஒன்றாக உள்ளது.
காந்த அதிர்வுக்கான நோபல் பரிசுகள்
20 ஆம் நூற்றாண்டின் முதல் பாதியில், பல நோபல் பரிசுகள் விஞ்ஞானிகளுக்கு வழங்கப்பட்டன, அவர்களின் வேலை இல்லாமல் என்எம்ஆர் கண்டுபிடிப்பு நடந்திருக்க முடியாது. அவர்களில் பீட்டர் ஜீமன், ஓட்டோ ஸ்டெர்ன், இசிடோர் ரபி, வொல்ப்காங் பாலி ஆகியோர் அடங்குவர். ஆனால் NMR உடன் நேரடியாக தொடர்புடைய நான்கு நோபல் பரிசுகள் இருந்தன. 1952 ஆம் ஆண்டில், அணு காந்த அதிர்வுகளைக் கண்டுபிடித்ததற்காக பெலிக்ஸ் ப்ளாச் மற்றும் எட்வர்ட் பர்செல் ஆகியோருக்கு பரிசு வழங்கப்பட்டது. இயற்பியலுக்கான ஒரே "என்எம்ஆர்" நோபல் பரிசு இதுவாகும். 1991 ஆம் ஆண்டில், சூரிச்சில் பிரபலமான ETH இல் பணிபுரிந்த சுவிஸ் ரிச்சர்ட் எர்ன்ஸ்ட் வேதியியலில் பரிசைப் பெற்றார். பல பரிமாண என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி முறைகளின் வளர்ச்சிக்காக அவருக்கு இது வழங்கப்பட்டது, இது என்எம்ஆர் சோதனைகளின் தகவல் உள்ளடக்கத்தை தீவிரமாக அதிகரிக்கச் செய்தது. 2002 ஆம் ஆண்டில், வேதியியலிலும் பரிசு வென்றவர், அதே தொழில்நுட்பப் பள்ளியில் எர்ன்ஸ்டுடன் அண்டை கட்டிடங்களில் பணிபுரிந்த கர்ட் வூத்ரிச் ஆவார். கரைசலில் உள்ள புரதங்களின் முப்பரிமாண கட்டமைப்பை தீர்மானிப்பதற்கான முறைகளை உருவாக்குவதற்கான பரிசைப் பெற்றார். முன்னதாக, பெரிய உயிரி மூலக்கூறுகளின் இடஞ்சார்ந்த இணக்கத்தை தீர்மானிக்க ஒரே முறை X-ray டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் பகுப்பாய்வு ஆகும். இறுதியாக, 2003 ஆம் ஆண்டில், அமெரிக்கரான பால் லாட்டர்பர் மற்றும் ஆங்கிலேயரான பீட்டர் மான்ஸ்ஃபீல்ட் ஆகியோர் என்எம்ஆர் டோமோகிராஃபியின் கண்டுபிடிப்புக்கான மருத்துவப் பரிசைப் பெற்றனர். EPR ஐ கண்டுபிடித்தவர், ஈ.கே. ஜாவோஸ்கி, நோபல் பரிசு பெறவில்லை.

அணு காந்த அதிர்வு ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி என்பது கரிம சேர்மங்களின் கட்டமைப்பை நிர்ணயிப்பதற்கான மிகவும் பொதுவான மற்றும் மிகவும் உணர்திறன் வாய்ந்த முறைகளில் ஒன்றாகும், இது தரமான மற்றும் அளவு கலவை பற்றிய தகவலைப் பெற அனுமதிக்கிறது, ஆனால் ஒருவருக்கொருவர் தொடர்புடைய அணுக்களின் இருப்பிடம். பல்வேறு NMR நுட்பங்கள் பொருட்களின் வேதியியல் அமைப்பு, மூலக்கூறுகளின் உறுதிப்படுத்தல் நிலைகள், பரஸ்பர செல்வாக்கின் விளைவுகள் மற்றும் உள் மூலக்கூறு மாற்றங்களை தீர்மானிப்பதற்கான பல சாத்தியக்கூறுகள் உள்ளன.

அணு காந்த அதிர்வு முறை பல தனித்துவமான அம்சங்களைக் கொண்டுள்ளது: ஆப்டிகல் மூலக்கூறு நிறமாலைக்கு மாறாக, ஒரு பொருளால் மின்காந்த கதிர்வீச்சை உறிஞ்சுவது ஒரு வலுவான சீரான வெளிப்புற காந்தப்புலத்தில் நிகழ்கிறது. மேலும், ஒரு NMR ஆய்வை நடத்த, சோதனையானது NMR ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியின் பொதுவான கொள்கைகளை பிரதிபலிக்கும் பல நிபந்தனைகளை சந்திக்க வேண்டும்:

1) என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ராவை பதிவு செய்வது அணுக்கருக்களுக்கு அவற்றின் சொந்த காந்த தருணம் அல்லது காந்த கருக்கள் என்று அழைக்கப்படுபவை மட்டுமே சாத்தியமாகும், இதில் புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை ஐசோடோப்பு கருக்களின் நிறை எண்ணிக்கை ஒற்றைப்படையாக இருக்கும். ஒற்றைப்படை நிறை எண்ணைக் கொண்ட அனைத்து கருக்களும் சுழல் I ஐக் கொண்டுள்ளன, இதன் மதிப்பு 1/2 ஆகும். எனவே 1 H, 13 C, l 5 N, 19 F, 31 R ஆகிய கருக்களுக்கு சுழல் மதிப்பு 1/2 க்கும், 7 Li, 23 Na, 39 K மற்றும் 4 l R க்கும் சுழல் மதிப்பு 3/2 க்கு சமம் . சம நிறை எண்ணைக் கொண்ட அணுக்கருக்கள் அணுக்கரு மின்னூட்டம் சமமாக இருந்தால் சுழலவே இல்லை அல்லது மின்னூட்டம் ஒற்றைப்படையாக இருந்தால் முழு எண் சுழல் மதிப்புகளைக் கொண்டிருக்கும். I 0 சுழல் உள்ள கருக்கள் மட்டுமே NMR ஸ்பெக்ட்ரத்தை உருவாக்க முடியும்.

சுழலின் இருப்பு அணுக்கருவைச் சுற்றியுள்ள அணுக் கட்டணத்தின் சுழற்சியுடன் தொடர்புடையது, எனவே, ஒரு காந்த தருணம் எழுகிறது μ . கோண உந்தம் J உடன் சுழலும் கட்டணம் (உதாரணமாக, ஒரு புரோட்டான்) ஒரு காந்த தருணத்தை உருவாக்குகிறது μ=γ*J . கோண அணு உந்தம் J மற்றும் சுழற்சியின் போது எழும் காந்த கணம் μ ஆகியவை திசையன்களாக குறிப்பிடப்படுகின்றன. அவற்றின் நிலையான விகிதம் கைரோ காந்த விகிதம் γ என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த மாறிலிதான் மையத்தின் அதிர்வு அதிர்வெண்ணை தீர்மானிக்கிறது (படம் 1.1).

படம் 1.1 - கோண கணம் J உடன் சுழலும் மின்னூட்டம் μ=γ*J என்ற காந்த கணத்தை உருவாக்குகிறது.

2) NMR முறையானது ஸ்பெக்ட்ரம் உருவாக்கத்தின் அசாதாரண நிலைமைகளின் கீழ் ஆற்றல் உறிஞ்சுதல் அல்லது வெளியேற்றத்தை ஆய்வு செய்கிறது: மற்ற நிறமாலை முறைகளுக்கு மாறாக. NMR ஸ்பெக்ட்ரம் ஒரு வலுவான சீரான காந்தப்புலத்தில் அமைந்துள்ள ஒரு பொருளிலிருந்து பதிவு செய்யப்படுகிறது. வெளிப்புற புலத்தில் உள்ள இத்தகைய கருக்கள் வெளிப்புற காந்தப்புல வலிமை திசையன் H 0 உடன் தொடர்புடைய திசையன் μ இன் பல சாத்தியமான (அளவிடப்பட்ட) நோக்குநிலை கோணங்களைப் பொறுத்து வெவ்வேறு ஆற்றல் மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. வெளிப்புற காந்தப்புலம் இல்லாத நிலையில், கருக்களின் காந்த தருணங்கள் அல்லது சுழல்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட நோக்குநிலையைக் கொண்டிருக்கவில்லை. சுழல் 1/2 கொண்ட காந்தக் கருக்கள் ஒரு காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்பட்டால், சில அணுக்கரு சுழல்கள் காந்தப்புலக் கோடுகளுக்கு இணையாக அமைந்திருக்கும், மற்ற பகுதி எதிரெதிர். இந்த இரண்டு நோக்குநிலைகளும் இனி ஆற்றல் ரீதியில் சமமானவை அல்ல மேலும் சுழல்கள் இரண்டு ஆற்றல் மட்டங்களில் விநியோகிக்கப்படும் என்று கூறப்படுகிறது.

+1/2 புலத்தை ஒட்டிய காந்தத் தருணத்துடன் கூடிய சுழல்கள் | குறியீட்டால் குறிக்கப்படுகின்றன α >, வெளிப்புற புலத்திற்கு இணையான நோக்குநிலையுடன் -1/2 - சின்னம் | β > (படம் 1.2) .

படம் 1.2 - வெளிப்புற புலம் H 0 பயன்படுத்தப்படும் போது ஆற்றல் நிலைகளின் உருவாக்கம்.

1.2.1 PMR ஸ்பெக்ட்ராவின் 1 H அணுக்கருவின் NMR ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி.

1H NMR ஸ்பெக்ட்ராவின் தரவைப் புரிந்துகொள்ளவும், சிக்னல்களை ஒதுக்கவும், ஸ்பெக்ட்ராவின் முக்கிய பண்புகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன: இரசாயன மாற்றம், சுழல்-சுழல் தொடர்பு மாறிலி, ஒருங்கிணைந்த சமிக்ஞை தீவிரம், சமிக்ஞை அகலம் [57].

A) இரசாயன மாற்றம் (C.C). எச்.எஸ் இரசாயன மாற்றம் என்பது இந்த சமிக்ஞைக்கும் குறிப்புப் பொருளின் சமிக்ஞைக்கும் இடையிலான தூரம், வெளிப்புற புல வலிமையின் ஒரு மில்லியனுக்கு பாகங்களில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.

டெட்ராமெதில்சிலேன் [TMS, Si(CH 3) 4], 12 கட்டமைப்பு ரீதியாக சமமான, உயர் பாதுகாப்பு புரோட்டான்களைக் கொண்டுள்ளது, இது பெரும்பாலும் புரோட்டான்களின் வேதியியல் மாற்றங்களை அளவிடுவதற்கான தரநிலையாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

B) சுழல்-சுழல் தொடர்பு மாறிலி. உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ராவில், சிக்னல் பிளவு காணப்படுகிறது. உயர் தெளிவுத்திறன் நிறமாலையில் இந்த பிளவு அல்லது நுண்ணிய அமைப்பு காந்தக் கருக்களுக்கு இடையிலான சுழல்-சுழல் தொடர்புகளின் விளைவாகும். இந்த நிகழ்வு, இரசாயன மாற்றத்துடன், சிக்கலான கரிம மூலக்கூறுகளின் கட்டமைப்பு மற்றும் அவற்றில் எலக்ட்ரான் மேகத்தின் விநியோகம் பற்றிய தகவல்களின் மிக முக்கியமான ஆதாரமாக செயல்படுகிறது. இது H0 ஐச் சார்ந்தது அல்ல, ஆனால் மூலக்கூறின் மின்னணு கட்டமைப்பைப் பொறுத்தது. மற்றொரு காந்த அணுக்கருவுடன் தொடர்பு கொள்ளும் காந்தக் கருவின் சமிக்ஞை சுழல் நிலைகளின் எண்ணிக்கையைப் பொறுத்து பல வரிகளாகப் பிரிக்கப்படுகிறது, அதாவது. கரு I இன் சுழல்களைப் பொறுத்தது.

இந்த கோடுகளுக்கு இடையே உள்ள தூரம் கருக்களுக்கு இடையே உள்ள சுழல்-சுழல் இணைப்பு ஆற்றலை வகைப்படுத்துகிறது மற்றும் ஸ்பின்-ஸ்பின் இணைப்பு மாறிலி n J என்று அழைக்கப்படுகிறது. n- ஊடாடும் கருக்களை பிரிக்கும் பிணைப்புகளின் எண்ணிக்கை.

நேரடி மாறிலிகள் J HH, ஜெமினல் மாறிலிகள் 2 J HH உள்ளன , விசினல் மாறிலிகள் 3 J HH மற்றும் சில நீண்ட தூர மாறிலிகள் 4 J HH , 5 J HH.

- ஜெமினல் மாறிலிகள் 2 J HH நேர்மறையாகவும் எதிர்மறையாகவும் இருக்கலாம் மற்றும் -30 Hz முதல் +40 Hz வரையிலான வரம்பை ஆக்கிரமிக்கலாம்.

விசினல் மாறிலிகள் 3 J HH 0 20 Hz வரம்பை ஆக்கிரமிக்கிறது; அவை எப்போதும் நேர்மறையானவை. நிறைவுற்ற அமைப்புகளில் விசினல் தொடர்பு மிகவும் வலுவாக கார்பன்-ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளுக்கு இடையிலான கோணத்தைப் பொறுத்தது என்று நிறுவப்பட்டுள்ளது, அதாவது இருமுனை கோணத்தில் - (படம் 1.3).

படம் 1.3 - கார்பன்-ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளுக்கு இடையே உள்ள இருமுனை கோணம் φ.

நீண்ட தூர சுழல்-சுழல் தொடர்பு (4 J HH , 5 J HH ) - நான்கு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பிணைப்புகளால் பிரிக்கப்பட்ட இரண்டு கருக்களின் தொடர்பு; இத்தகைய தொடர்புகளின் மாறிலிகள் பொதுவாக 0 முதல் +3 ஹெர்ட்ஸ் வரை இருக்கும்.

அட்டவணை 1.1 - சுழல்-சுழல் தொடர்பு மாறிலிகள்

B) ஒருங்கிணைந்த சமிக்ஞை தீவிரம். சிக்னல்களின் பரப்பளவு கொடுக்கப்பட்ட புல வலிமையில் எதிரொலிக்கும் காந்தக் கருக்களின் எண்ணிக்கைக்கு விகிதாசாரமாகும், இதனால் சிக்னல்களின் பகுதிகளின் விகிதம் ஒவ்வொரு கட்டமைப்பு வகையின் புரோட்டான்களின் ஒப்பீட்டு எண்ணிக்கையை அளிக்கிறது மற்றும் ஒருங்கிணைந்த சமிக்ஞை தீவிரம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. நவீன ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்கள் சிறப்பு ஒருங்கிணைப்பாளர்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, அவற்றின் அளவீடுகள் ஒரு வளைவின் வடிவத்தில் பதிவு செய்யப்படுகின்றன, அதன் படிகளின் உயரம் தொடர்புடைய சமிக்ஞைகளின் பரப்பிற்கு விகிதாசாரமாகும்.

D) கோடுகளின் அகலம். கோடுகளின் அகலத்தை வகைப்படுத்த, ஸ்பெக்ட்ரமின் பூஜ்ஜியக் கோட்டிலிருந்து பாதி உயரத்தில் அகலத்தை அளவிடுவது வழக்கம். சோதனை ரீதியாக கவனிக்கப்பட்ட கோட்டின் அகலம் இயற்கையான வரி அகலத்தைக் கொண்டுள்ளது, இது கட்டமைப்பு மற்றும் இயக்கம் மற்றும் கருவி காரணங்களால் விரிவடைவதைப் பொறுத்தது.

PMR இல் வழக்கமான வரி அகலம் 0.1-0.3 ஹெர்ட்ஸ் ஆகும், ஆனால் அருகில் உள்ள மாற்றங்களின் ஒன்றுடன் ஒன்று காரணமாக இது அதிகரிக்கலாம், அவை சரியாக ஒத்துப்போவதில்லை, ஆனால் தனித்தனி வரிகளாக தீர்க்கப்படாது. 1/2 க்கும் அதிகமான சுழல் மற்றும் இரசாயன பரிமாற்றத்துடன் கருக்கள் முன்னிலையில் விரிவுபடுத்துதல் சாத்தியமாகும்.

1.2.2 கரிம மூலக்கூறுகளின் கட்டமைப்பைத் தீர்மானிக்க 1 H NMR தரவைப் பயன்படுத்துதல்.

கட்டமைப்பு பகுப்பாய்வின் பல சிக்கல்களைத் தீர்க்கும் போது, அனுபவ மதிப்புகளின் அட்டவணைகளுக்கு கூடுதலாக, Kh.S. Ch.S இல் அண்டை மாற்றுகளின் விளைவுகளை அளவிடுவது பயனுள்ளதாக இருக்கும். பயனுள்ள திரையிடல் பங்களிப்புகளின் சேர்க்கை விதியின் படி. இந்த வழக்கில், கொடுக்கப்பட்ட புரோட்டானிலிருந்து 2-3 பிணைப்புகளுக்கு மேல் இல்லாத மாற்றுகள் பொதுவாக கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்படுகின்றன, மேலும் கணக்கீடு சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி செய்யப்படுகிறது:

δ=δ 0 +ε i *δ i (3)

δ 0 என்பது நிலையான குழுவின் புரோட்டான்களின் வேதியியல் மாற்றம் ஆகும்;

δi என்பது மாற்றுத் திறனாளியின் திரையிடலின் பங்களிப்பாகும்.

1.3 NMR ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி 13 C. ஸ்பெக்ட்ராவைப் பெறுதல் மற்றும் முறைகள்.

13 C NMR இன் அவதானிப்பின் முதல் அறிக்கைகள் 1957 இல் வெளிவந்தன, ஆனால் 13 C NMR ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியை நடைமுறையில் பயன்படுத்தப்படும் பகுப்பாய்வு ஆராய்ச்சி முறையாக மாற்றுவது மிகவும் பின்னர் தொடங்கியது.

காந்த அதிர்வு 13 C மற்றும் 1 H ஆகியவை பொதுவானவை, ஆனால் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளும் உள்ளன. மிகவும் பொதுவான கார்பன் ஐசோடோப்பு 12 C I=0 ஐக் கொண்டுள்ளது. 13 சி ஐசோடோப்பில் I=1/2 உள்ளது, ஆனால் அதன் இயற்கையான உள்ளடக்கம் 1.1% ஆகும். 13 C கருக்களின் சுழல் காந்த விகிதம் புரோட்டான்களுக்கான கைரோ காந்த விகிதத்தில் 1/4 ஆகும் என்ற உண்மையுடன் இது உள்ளது. இது 1 H அணுக்கருக்களுடன் ஒப்பிடும்போது 13 C NMR ஐ 6000 மடங்குகள் கவனிப்பதில் முறையின் உணர்திறனைக் குறைக்கிறது.

a) புரோட்டான்களுடன் சுழல்-சுழல் தொடர்புகளை அடக்காமல். 13 C NMR ஸ்பெக்ட்ரா புரோட்டான்களுடன் சுழல்-சுழல் அதிர்வுகளை முழுமையாக ஒடுக்காத நிலையில் பெறப்பட்டது உயர்-தெளிவு நிறமாலை எனப்பட்டது. இந்த நிறமாலையில் 13 C - 1 H மாறிலிகள் பற்றிய முழுமையான தகவல்கள் உள்ளன. ஒப்பீட்டளவில் எளிமையான மூலக்கூறுகளில், இரண்டு வகையான மாறிலிகளும் - நேரடி மற்றும் நீண்ட தூரம் - மிகவும் எளிமையாகக் காணப்படுகின்றன. எனவே 1 J (C-H) என்பது 125 - 250 ஹெர்ட்ஸ் ஆகும், இருப்பினும், 20 ஹெர்ட்ஸுக்குக் குறைவான மாறிலிகளைக் கொண்ட அதிக தொலைதூர புரோட்டான்களுடன் சுழல்-சுழல் தொடர்பு ஏற்படலாம்.

b) புரோட்டான்களுடன் சுழல்-சுழல் தொடர்புகளை முழுமையாக அடக்குதல். 13 சி என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி துறையில் முதல் பெரிய முன்னேற்றம் புரோட்டான்களுடன் சுழல்-சுழல் தொடர்புகளை முழுமையாக அடக்குவதுடன் தொடர்புடையது. 19 எஃப் மற்றும் 31 பி போன்ற மூலக்கூறில் வேறு காந்தக் கருக்கள் இல்லாவிட்டால், புரோட்டான்களுடன் சுழல்-சுழல் தொடர்புகளை முழுமையாக அடக்குவது ஒற்றைக் கோடுகளின் உருவாக்கத்துடன் மல்டிபிட்களை ஒன்றிணைக்க வழிவகுக்கிறது.

c) புரோட்டான்களுடன் சுழல்-சுழல் தொடர்பு முழுமையடையாமல் அடக்குதல். இருப்பினும், புரோட்டான்களிலிருந்து முழுமையான துண்டிக்கும் பயன்முறையைப் பயன்படுத்துவது அதன் குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. அனைத்து கார்பன் சிக்னல்களும் ஒற்றை வடிவில் இருப்பதால், சுழல்-சுழல் தொடர்பு மாறிலிகள் 13 சி-1 எச் பற்றிய அனைத்து தகவல்களும் தொலைந்துவிட்டன, இது நேரடி சுழல்-சுழல் தொடர்பு மாறிலிகளைப் பற்றிய தகவலை ஓரளவு மீட்டெடுக்க உதவுகிறது. C- 1 H மற்றும் அதே நேரத்தில் பிராட்பேண்ட் துண்டிப்பின் பலன்களில் அதிகமான பகுதியைத் தக்கவைத்துக் கொள்கிறது. இந்த வழக்கில், ஸ்பின்-ஸ்பின் தொடர்பு 13 சி - 1 எச் நேரடி மாறிலிகள் காரணமாக ஸ்பெக்ட்ராவில் பிளவுகள் தோன்றும். இந்த செயல்முறையானது புரோட்டானற்ற கார்பன் அணுக்களிலிருந்து சிக்னல்களைக் கண்டறிவதை சாத்தியமாக்குகிறது, ஏனெனில் பிந்தையது புரோட்டான்களுடன் நேரடியாக தொடர்புடையது அல்ல. 13 C மற்றும் ஸ்பெக்ட்ராவில் புரோட்டான்களில் இருந்து முழுமையடையாத துண்டிக்கப்படுதலுடன் சிங்கிள்ட்களாக தோன்றும்.

ஈ) CH தொடர்பு மாறிலியின் பண்பேற்றம், JMODCH ஸ்பெக்ட்ரம். 13C NMR ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியில் உள்ள ஒரு பாரம்பரிய பிரச்சனை, ஒவ்வொரு கார்பன் அணுவுடன் தொடர்புடைய புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையை, அதாவது, கார்பன் அணுவின் புரோட்டானேஷன் அளவை தீர்மானிப்பதாகும். புரோட்டான்களால் பகுதியளவு அடக்குதல் நீண்ட தூர சுழல்-சுழல் தொடர்பு மாறிலிகளால் ஏற்படும் பெருக்கத்திலிருந்து கார்பன் சிக்னலைத் தீர்க்கிறது மற்றும் நேரடியான 13 C-1 H இணைப்பு மாறிலிகள் காரணமாக சிக்னல் பிளவுகளைப் பெறுகிறது மற்றும் OFFR பயன்முறையில் மல்டிப்லெட்டுகளின் ஒன்றுடன் ஒன்று சிக்னல்களின் தெளிவற்ற தீர்மானத்தை கடினமாக்குகிறது.

அணு காந்த அதிர்வு

வி.சி. வோரோனோவ்

இர்குட்ஸ்க் மாநில தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகம்

அறிமுகம்

சமீப காலம் வரை, அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளின் கட்டமைப்பைப் பற்றிய நமது புரிதல் ஆப்டிகல் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியைப் பயன்படுத்தி ஆய்வுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக் அளவீடுகளின் துறையை அதி-உயர் (தோராயமாக 10^3 – 10^6 மெகா ஹெர்ட்ஸ்; மைக்ரோரேடியோ அலைகள்) மற்றும் அதிக அதிர்வெண்கள் (தோராயமாக 10^(-2)) வரம்பிற்குள் மேம்படுத்திய ஸ்பெக்ட்ரல் முறைகளின் முன்னேற்றம் தொடர்பாக. 10^2 MHz ரேடியோ அலைகள்), பொருளின் கட்டமைப்பைப் பற்றிய புதிய ஆதாரங்கள் தோன்றியுள்ளன. இந்த அதிர்வெண் வரம்பில் கதிர்வீச்சை உறிஞ்சி உமிழும் போது, அதே அடிப்படை செயல்முறை மின்காந்த நிறமாலையின் மற்ற வரம்புகளைப் போலவே நிகழ்கிறது, அதாவது, ஒரு ஆற்றல் மட்டத்திலிருந்து மற்றொரு நிலைக்கு நகரும் போது, கணினி ஒரு குவாண்டம் ஆற்றலை உறிஞ்சுகிறது அல்லது வெளியிடுகிறது.

ஆற்றல் மட்டங்களில் உள்ள வேறுபாடு மற்றும் இந்த செயல்முறைகளில் ஈடுபடும் குவாண்டாவின் ஆற்றல் ரேடியோ அலைவரிசை பகுதிக்கு சுமார் 10^(-7) eV மற்றும் அல்ட்ராஹை அதிர்வெண்களுக்கு சுமார் 10^(-4) eV ஆகும். இரண்டு வகையான ரேடியோ ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியில், அதாவது அணு காந்த அதிர்வு (NMR) மற்றும் நியூக்ளியர் quadrupole resonance (NQR) ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி, நிலை ஆற்றல்களில் உள்ள வேறுபாடு முறையே, பயன்படுத்தப்பட்ட காந்தப்புலத்தில் உள்ள கருக்களின் காந்த இருமுனை தருணங்களின் வெவ்வேறு நோக்குநிலைகளுடன் தொடர்புடையது. மூலக்கூறு மின்சார புலங்களில் உள்ள கருக்களின் மின்சார நான்குமுனை கணங்கள், பிந்தையது கோள சமச்சீராக இல்லாவிட்டால்.

உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட ஆப்டிகல் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்களைப் பயன்படுத்தி சில அணுக்களின் எலக்ட்ரானிக் ஸ்பெக்ட்ராவின் ஹைப்பர்ஃபைன் கட்டமைப்பைப் படிப்பதன் மூலம் அணுக்கரு தருணங்களின் இருப்பு முதலில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

வெளிப்புற காந்தப்புலத்தின் செல்வாக்கின் கீழ், கருக்களின் காந்த தருணங்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட வழியில் நோக்குநிலை கொண்டவை, மேலும் இந்த வெவ்வேறு நோக்குநிலைகளுடன் தொடர்புடைய அணு ஆற்றல் மட்டங்களுக்கு இடையிலான மாற்றங்களைக் கவனிக்க முடியும்: ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண் கதிர்வீச்சின் செல்வாக்கின் கீழ் ஏற்படும் மாற்றங்கள். அணுசக்தி நிலைகளின் அளவீடு என்பது அணுக்கருவின் கோண உந்தத்தின் குவாண்டம் இயல்பின் நேரடி விளைவு ஆகும், இது 2 ஆகும். நான்+ 1 மதிப்புகள். சுழல் குவாண்டம் எண் (சுழல்) நான் 1/2 இன் பெருக்கமான எந்த மதிப்பையும் எடுக்க முடியும்; அறியப்பட்ட மிக உயர்ந்த மதிப்பு நான்(> 7)லு உள்ளது. கோண உந்தத்தின் மிகப்பெரிய அளவிடக்கூடிய மதிப்பு (தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட திசையில் கணத்தின் கணிப்புகளின் மிகப்பெரிய மதிப்பு) சமம் நான் ћ , எங்கே ћ = h /2 π , ஏ ம- பிளாங்கின் நிலையானது.

மதிப்புகள் நான்குறிப்பிட்ட கருக்களை கணிக்க முடியாது, ஆனால் நிறை எண் மற்றும் அணு எண் இரண்டும் சமமாக இருக்கும் ஐசோடோப்புகள் உள்ளன என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. நான்= 0, மற்றும் ஒற்றைப்படை நிறை எண்களைக் கொண்ட ஐசோடோப்புகள் அரை-முழு சுழல் மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. நியூக்ளியஸில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை சமமாகவும் சமமாகவும் இருக்கும் சூழ்நிலை இதுவாகும் ( நான்= 0), ஒரு டயா காந்த மூலக்கூறில் எலக்ட்ரான்களின் முழுமையான இணைப்பதற்கு ஒப்பான, "முழுமையான இணைத்தல்" கொண்ட நிலையாகக் கருதலாம்.

1945 ஆம் ஆண்டின் இறுதியில், அமெரிக்க இயற்பியலாளர்களின் இரண்டு குழுக்கள் F. Bloch (Stanfor University) மற்றும் E.M. பர்செல் (ஹார்வர்ட் பல்கலைக்கழகம்) முதன்முதலில் அணு காந்த அதிர்வு சமிக்ஞைகளைப் பெற்றனர். ப்ளாச் தண்ணீரில் உள்ள புரோட்டான்களில் எதிரொலிக்கும் உறிஞ்சுதலைக் கவனித்தார், மேலும் பர்செல் பாரஃபினில் உள்ள புரோட்டான்களில் அணுக்கரு அதிர்வுகளைக் கண்டறிவதில் வெற்றி பெற்றார். இந்த கண்டுபிடிப்புக்காக அவர்களுக்கு 1952 இல் நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது.

NMR நிகழ்வின் சாராம்சம் மற்றும் அதன் தனித்துவமான அம்சங்கள் கீழே கோடிட்டுக் காட்டப்பட்டுள்ளன.

உயர் தெளிவுத்திறன் NMR ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி

என்எம்ஆர் நிகழ்வின் சாராம்சம்

NMR நிகழ்வின் சாராம்சத்தை பின்வருமாறு விளக்கலாம். ஒரு காந்த கணம் கொண்ட ஒரு கரு ஒரு சீரான புலத்தில் வைக்கப்பட்டால் என் 0 , z அச்சில் இயக்கப்படுகிறது, அதன் ஆற்றல் (புலம் இல்லாத ஆற்றலுடன் தொடர்புடையது) சமம் μ z H 0, எங்கே μ z, – புலத்தின் திசையில் அணுக்கரு காந்த கணத்தின் கணிப்பு.

ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, மையத்தை 2 இல் அமைக்கலாம் நான்+ 1 மாநிலங்கள். வெளிப்புற புலம் இல்லாத நிலையில் எச் 0 இந்த அனைத்து மாநிலங்களுக்கும் ஒரே ஆற்றல் உள்ளது. காந்த கணத்தின் கூறுகளின் மிகப்பெரிய அளவிடக்கூடிய மதிப்பை நாம் குறிப்பிடினால் μ , பின்னர் காந்த தருண கூறுகளின் அனைத்து அளவிடக்கூடிய மதிப்புகள் (இந்த விஷயத்தில் μ z,) வடிவத்தில் வெளிப்படுத்தப்படுகின்றன மீ μ, எங்கே மீ- குவாண்டம் எண், இது அறியப்பட்டபடி, மதிப்புகளை எடுக்கலாம்

மீ= நான், நான்- 1,நான்- 2...-(நான்- 1),-நான்.

2ல் ஒவ்வொன்றிற்கும் தொடர்புடைய ஆற்றல் நிலைகளுக்கு இடையே உள்ள தூரம் என்பதால் நான்+ 1 மாநிலங்கள், சமம் மீ என் 0 /நான், பின்னர் சுழலுடன் கூடிய கரு நான்தனித்துவமான ஆற்றல் நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது

- μ H0,-(I-1)μ z H 0 /நான்,..., (I-1)μ z H 0 /நான், μ H0.

ஒரு காந்தப்புலத்தில் ஆற்றல் மட்டங்களைப் பிரிப்பதை அணுக்கரு ஜீமன் பிளவு என்று அழைக்கலாம், ஏனெனில் இது ஒரு காந்தப்புலத்தில் மின்னணு நிலைகளைப் பிரிப்பதைப் போன்றது (ஜீமான் விளைவு). ஜீமன் பிளவுபடுவது படத்தில் விளக்கப்பட்டுள்ளது. அமைப்புக்கு 1 நான்= 1 (மூன்று ஆற்றல் நிலைகளுடன்).

அரிசி. 1. ஜீமன் காந்தப்புலத்தில் அணு ஆற்றல் நிலைகளை பிரித்தல்.

NMR நிகழ்வு அணுக்கருக்களின் காந்தத்தன்மையின் காரணமாக மின்காந்த ஆற்றலின் அதிர்வு உறிஞ்சுதலைக் கொண்டுள்ளது. இது நிகழ்வின் வெளிப்படையான பெயருக்கு வழிவகுக்கிறது: அணு - நாம் கருக்களின் அமைப்பைப் பற்றி பேசுகிறோம், காந்தம் - அவற்றின் காந்த பண்புகள், அதிர்வு - இந்த நிகழ்வு ஒரு அதிர்வு இயல்புடையது. உண்மையில், போரின் அதிர்வெண் விதிகளின்படி, மின்காந்த புலத்தின் அதிர்வெண் ν, அடுத்தடுத்த நிலைகளுக்கு இடையே மாற்றங்களை ஏற்படுத்துகிறது.

, (1)

கோண உந்தம் (கோண உந்தம்) மற்றும் காந்த கணத்தின் திசையன்கள் இணையாக இருப்பதால், கருக்களின் காந்த பண்புகளை γ மதிப்பால் வகைப்படுத்துவது பெரும்பாலும் வசதியானது, இது உறவால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

, (2)

எங்கே γ என்பது ரேடியன் * oersted^(- 1) * second^(- 1) (rad * E^(- 1) * s*(- 1) ) அல்லது ரேடியன்/(orested * second) பரிமாணத்தைக் கொண்ட கைரோ காந்த விகிதமாகும். (ரேட்/ (இ*கள்)). இதைக் கருத்தில் கொண்டு, நாம் கண்டுபிடிக்கிறோம்

, (3)

எனவே, அதிர்வெண் பயன்படுத்தப்பட்ட புலத்திற்கு விகிதாசாரமாகும்.

ஒரு பொதுவான எடுத்துக்காட்டில், 2.6753 * 10:4 ரேட் / (E * s), மற்றும் H க்கு சமமான புரோட்டானுக்கு γ இன் மதிப்பை எடுத்துக் கொண்டால் 0 = 10,000 Oe, பிறகு அதிர்வு அதிர்வெண்

வழக்கமான ரேடியோ பொறியியல் முறைகளால் இத்தகைய அதிர்வெண் உருவாக்கப்படலாம்.

NMR ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியானது மற்ற பகுப்பாய்வு முறைகளிலிருந்து வேறுபடுத்தும் பல அம்சங்களால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. அறியப்பட்ட ஐசோடோப்புகளின் கருக்களில் பாதி (~150) காந்தத் தருணங்களைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் ஒரு சிறுபான்மை மட்டுமே முறையாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

துடிப்புள்ள ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்கள் வருவதற்கு முன்பு, பெரும்பாலான ஆய்வுகள் ஹைட்ரஜன் கருக்கள் (புரோட்டான்கள்) மீது என்எம்ஆர் நிகழ்வைப் பயன்படுத்தி மேற்கொள்ளப்பட்டன. 1 எச் (புரோட்டான் காந்த அதிர்வு - PMR) மற்றும் ஃப்ளோரின் 19 எஃப். இந்த கருக்கள் என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக்கு சிறந்த பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன:

"காந்த" ஐசோடோப்பின் உயர் இயற்கை உள்ளடக்கம் ( 1H 99.98%, 19 F 100%); ஒப்பிடுகையில், கார்பனின் "காந்த" ஐசோடோப்பின் இயற்கையான உள்ளடக்கம் என்று குறிப்பிடலாம் 13 C என்பது 1.1%;

பெரிய காந்த தருணம்;

சுழல் நான் = 1/2.

மேலே உள்ள கருக்களிலிருந்து சமிக்ஞைகளைக் கண்டறியும் போது இது முதன்மையாக முறையின் அதிக உணர்திறனை தீர்மானிக்கிறது. கூடுதலாக, ஒரு கோட்பாட்டளவில் கண்டிப்பாக உறுதிப்படுத்தப்பட்ட விதி உள்ளது, இதன்படி ஒற்றுமைக்கு சமமான அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட சுழல் கொண்ட கருக்கள் மட்டுமே மின்சார நான்குமுனை தருணத்தைக் கொண்டுள்ளன. எனவே, என்எம்ஆர் சோதனைகள் 1 எச் மற்றும் 19 மின் சூழலுடன் அணுக்கருவின் அணுக்கரு நான்குமுனை கணத்தின் தொடர்புகளால் எஃப் சிக்கலானது அல்ல. ஏராளமான படைப்புகள் மற்றவர்களுக்கு எதிரொலிக்க அர்ப்பணிக்கப்பட்டுள்ளன (தவிர 1 எச் மற்றும் 19 F) போன்ற கருக்கள் 13 சி, 31 பி, 11 பி, 17 திரவ கட்டத்தில் O (கருக்கள் 1 இல் உள்ளதைப் போன்றது 1 எச் மற்றும் 19 எஃப்).

தினசரி நடைமுறையில் துடிப்புள்ள என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்களின் அறிமுகம் இந்த வகை ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியின் சோதனை திறன்களை கணிசமாக விரிவுபடுத்தியுள்ளது. குறிப்பாக, என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ராவை பதிவு செய்தல் 13 C தீர்வுகள் - வேதியியலுக்கான மிக முக்கியமான ஐசோடோப்பு - இப்போது நடைமுறையில் ஒரு பொதுவான செயல்முறையாகும். அணுக்கருக்களிலிருந்து சிக்னல்களைக் கண்டறிவதும் பொதுவானதாகிவிட்டது, என்எம்ஆர் சிக்னல்களின் தீவிரம் சிக்னல்களின் தீவிரத்தை விட பல மடங்கு குறைவாக உள்ளது. 1 H, திடமான கட்டத்தில் உட்பட.

உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரா பொதுவாக வெவ்வேறு இரசாயன சூழல்களில் காந்த கருக்களுடன் தொடர்புடைய குறுகிய, நன்கு தீர்க்கப்பட்ட கோடுகள் (சிக்னல்கள்) கொண்டிருக்கும். ஸ்பெக்ட்ராவை பதிவு செய்யும் போது சமிக்ஞைகளின் தீவிரம் (பகுதிகள்) ஒவ்வொரு குழுவிலும் உள்ள காந்த கருக்களின் எண்ணிக்கைக்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும், இது பூர்வாங்க அளவுத்திருத்தம் இல்லாமல் NMR ஸ்பெக்ட்ராவைப் பயன்படுத்தி அளவு பகுப்பாய்வு நடத்துவதை சாத்தியமாக்குகிறது.

NMR இன் மற்றொரு அம்சம் பரிமாற்ற செயல்முறைகளின் செல்வாக்கு ஆகும், இதில் எதிரொலிக்கும் கருக்கள் அதிர்வு சமிக்ஞைகளின் நிலை மற்றும் அகலத்தில் பங்கேற்கின்றன. எனவே, இத்தகைய செயல்முறைகளின் தன்மையை என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ராவிலிருந்து ஆய்வு செய்யலாம். திரவங்களின் நிறமாலையில் உள்ள NMR கோடுகள் பொதுவாக 0.1 - 1 Hz (உயர் தெளிவுத்திறன் NMR) அகலத்தைக் கொண்டிருக்கும். ஹெர்ட்ஸ் (எனவே என்எம்ஆர் பரந்த கோடுகளின் கருத்து).

உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியில் மூலக்கூறுகளின் கட்டமைப்பு மற்றும் இயக்கவியல் பற்றிய தகவல்களின் இரண்டு முக்கிய ஆதாரங்கள் உள்ளன:

இரசாயன மாற்றம்;

சுழல்-சுழல் தொடர்பு மாறிலிகள்.

இரசாயன மாற்றம்

உண்மையான நிலைமைகளில், எதிரொலிக்கும் கருக்கள், கண்டறியப்பட்ட என்எம்ஆர் சிக்னல்கள், அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் ஒருங்கிணைந்த பகுதியாகும். சோதனைப் பொருட்களை ஒரு காந்தப்புலத்தில் வைக்கும் போது ( எச் 0 ) எலக்ட்ரான்களின் சுற்றுப்பாதை இயக்கத்தால் ஏற்படும் அணுக்களின் (மூலக்கூறுகள்) ஒரு காந்த தருணம் எழுகிறது. எலக்ட்ரான்களின் இந்த இயக்கம் பயனுள்ள மின்னோட்டங்களை உருவாக்குகிறது, எனவே இரண்டாம் நிலை காந்தப்புலத்தை உருவாக்குகிறது, இது புலத்திற்கு லென்ஸின் சட்டத்தின் விகிதாசாரமாகும். எச் 0 மற்றும் எதிர் திசையில். இந்த இரண்டாம்நிலை புலம் மையத்தில் செயல்படுகிறது. இதனால், எதிரொலிக்கும் கோர் அமைந்துள்ள இடத்தில் உள்ள உள்ளூர் புலம்

, (4)

எங்கே σ என்பது பரிமாணமற்ற மாறிலி ஆகும், இது ஸ்கிரீனிங் மாறிலி மற்றும் சுயாதீனமாக அழைக்கப்படுகிறது எச் 0 , ஆனால் இரசாயன (மின்னணு) சூழலை மிகவும் சார்ந்துள்ளது; இது குறைவதைக் குறிக்கிறது Hlockஒப்பிடுகையில் எச் 0 .

அளவு σ ஒரு புரோட்டானின் வரிசையின் 10^(- 5) மதிப்பிலிருந்து கனமான கருக்களுக்கு 10^(- 2) வரிசையின் மதிப்புகள் வரை மாறுபடும். வெளிப்பாட்டைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது Hlockஎங்களிடம் உள்ளது

, (5)

பாதுகாப்பு விளைவுஅணு காந்த ஆற்றலின் நிலைகளுக்கு இடையே உள்ள தூரத்தைக் குறைப்பதில் உள்ளது அல்லது வேறுவிதமாகக் கூறினால், ஜீமான் நிலைகளின் ஒருங்கிணைப்புக்கு வழிவகுக்கிறது (படம் 2). இந்த வழக்கில், நிலைகளுக்கு இடையே மாற்றங்களை ஏற்படுத்தும் ஆற்றல் குவாண்டா சிறியதாகிறது, எனவே, குறைந்த அதிர்வெண்களில் அதிர்வு ஏற்படுகிறது (வெளிப்பாடு (5) ஐப் பார்க்கவும்). புலத்தை மாற்றுவதன் மூலம் நீங்கள் ஒரு பரிசோதனையை நடத்தினால் எச் 0 அதிர்வு நிகழும் வரை, பயன்படுத்தப்பட்ட புலத்தின் வலிமையானது மையமானது பாதுகாக்கப்படாததை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்.

அரிசி. 2. அணுக்கருவின் ஜீமன் நிலைகளில் மின்னணுக் கவசத்தின் தாக்கம்: a – unshielded, b – shielded.

பெரும்பாலான NMR ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்களில், புலம் இடமிருந்து வலமாக மாறும்போது ஸ்பெக்ட்ரா பதிவு செய்யப்படுகிறது, எனவே மிகவும் பாதுகாக்கப்பட்ட கருக்களின் சமிக்ஞைகள் (சிகரங்கள்) ஸ்பெக்ட்ரமின் வலது பக்கத்தில் இருக்க வேண்டும்.

ஸ்கிரீனிங் மாறிலிகளில் உள்ள வேறுபாடுகள் காரணமாக, இரசாயன சூழலைப் பொறுத்து ஒரு சமிக்ஞையின் மாற்றம் வேதியியல் மாற்றம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

இரசாயன மாற்றத்தின் கண்டுபிடிப்பு முதன்முதலில் 1950 மற்றும் 1951 க்கு இடையில் பல வெளியீடுகளில் தெரிவிக்கப்பட்டது. அவற்றில், அர்னால்ட் மற்றும் இணை ஆசிரியர்களின் (1951) பணியை முன்னிலைப்படுத்த வேண்டியது அவசியம், அவர்கள் ஒரே மாதிரியான கருக்களின் வேதியியல் ரீதியாக வெவ்வேறு நிலைகளுக்கு ஒத்த தனித்தனி கோடுகளுடன் முதல் ஸ்பெக்ட்ரம் பெற்றனர். 1 ஒரு மூலக்கூறில் எச். நாங்கள் எத்தில் ஆல்கஹால் சிஎச் பற்றி பேசுகிறோம் 3 சிஎச் 2 OH, வழக்கமான NMR ஸ்பெக்ட்ரம் 1 H இதில் குறைந்த தெளிவுத்திறனில் படம் காட்டப்பட்டுள்ளது. 3.

அரிசி. 3. குறைந்த தெளிவுத்திறனில் எடுக்கப்பட்ட திரவ எத்தில் ஆல்கஹாலின் புரோட்டான் அதிர்வு நிறமாலை.

இந்த மூலக்கூறில் மூன்று வகையான புரோட்டான்கள் உள்ளன: மெத்தில் குழு CH இன் மூன்று புரோட்டான்கள் 3 –, மெத்திலீன் குழுவின் இரண்டு புரோட்டான்கள் –CH 2 - மற்றும் ஹைட்ராக்சில் குழுவின் ஒரு புரோட்டான் -OH. மூன்று தனித்தனி சமிக்ஞைகள் மூன்று வகையான புரோட்டான்களுடன் ஒத்துப்போவதைக் காணலாம். சிக்னல் தீவிரம் 3: 2: 1 என்ற விகிதத்தில் இருப்பதால், ஸ்பெக்ட்ரம் (சிக்னல் ஒதுக்கீடு) டிகோடிங் செய்வது கடினம் அல்ல.

இரசாயன மாற்றங்களை ஒரு முழுமையான அளவில் அளவிட முடியாது என்பதால், அதாவது, அதன் அனைத்து எலக்ட்ரான்களிலிருந்தும் அகற்றப்பட்ட ஒரு அணுக்கருவுடன் தொடர்புடையது, ஒரு குறிப்பு கலவையின் சமிக்ஞை குறிப்பு பூஜ்ஜியமாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. பொதுவாக, எந்த கருவுக்கான இரசாயன மாற்ற மதிப்புகள் பரிமாணமற்ற அளவுரு 8 வடிவத்தில் கொடுக்கப்படுகின்றன, பின்வருமாறு வரையறுக்கப்படுகிறது:

, (6)

எங்கே எச்- இல்லைஆய்வின் கீழ் உள்ள மாதிரி மற்றும் தரநிலைக்கான வேதியியல் மாற்றங்களில் உள்ள வேறுபாடு, இல்லை- பயன்படுத்தப்பட்ட புலத்துடன் குறிப்பு சமிக்ஞையின் முழுமையான நிலை எச் 0 .

உண்மையான சோதனை நிலைமைகளில், புலத்தை விட அதிர்வெண்ணை மிகவும் துல்லியமாக அளவிட முடியும், எனவே δ பொதுவாக வெளிப்பாட்டிலிருந்து கண்டறியப்படுகிறது

, (7)

எங்கே ν - ν தளம்மாதிரி மற்றும் தரநிலைக்கான இரசாயன மாற்றங்களில் உள்ள வேறுபாடு, அதிர்வெண் அலகுகளில் (Hz) வெளிப்படுத்தப்படுகிறது; என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரா பொதுவாக இந்த அலகுகளில் அளவீடு செய்யப்படுகிறது.

கண்டிப்பாகச் சொன்னால், ஒருவர் பயன்படுத்தக்கூடாது ν 0 - ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரின் இயக்க அதிர்வெண் (இது வழக்கமாக நிலையானது), மற்றும் அதிர்வெண் ν தளம், அதாவது, நிலையான அதிர்வு சமிக்ஞை கவனிக்கப்படும் முழுமையான அதிர்வெண். இருப்பினும், அத்தகைய மாற்றினால் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட பிழை மிகவும் சிறியது, ஏனெனில் ν 0 மற்றும் ν தளம்கிட்டத்தட்ட சமம் (வேறுபாடு 10^ (-5), அதாவது, அளவு σ ஒரு புரோட்டானுக்கு). ஏனெனில் வெவ்வேறு NMR ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்கள் வெவ்வேறு அதிர்வெண்களில் இயங்குகின்றன ν 0 (மற்றும், எனவே, வெவ்வேறு துறைகளுக்கு எச் 0 ), வெளிப்படுத்த வேண்டிய அவசியம் வெளிப்படையானது δ பரிமாணமற்ற அலகுகளில்.

வேதியியல் மாற்றத்தின் அலகு புல வலிமை அல்லது அதிர்வு அதிர்வெண்ணில் (பிபிஎம்) மில்லியனில் ஒரு பங்காக எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது. வெளிநாட்டு இலக்கியத்தில், இந்த சுருக்கமானது ppm (ஒரு மில்லியனுக்கு பாகங்கள்) உடன் ஒத்துள்ளது. டயாமேக்னடிக் சேர்மங்களை உருவாக்கும் பெரும்பாலான கருக்களுக்கு, அவற்றின் சமிக்ஞைகளின் இரசாயன மாற்றங்களின் வரம்பு நூற்றுக்கணக்கான மற்றும் ஆயிரக்கணக்கான பிபிஎம் ஆகும், இது 20,000 பிபிஎம் அடையும். என்எம்ஆர் விஷயத்தில் 59 கோ (கோபால்ட்). நிறமாலையில் 1 பெரும்பான்மையான சேர்மங்களின் புரோட்டான் H சமிக்ஞைகள் 0 - 10 ppm வரம்பில் உள்ளன.

சுழல்-சுழல் தொடர்பு

1951 - 1953 ஆம் ஆண்டில், பல திரவங்களின் NMR நிறமாலையை பதிவு செய்யும் போது, சில பொருட்களின் நிறமாலையானது சமமற்ற கருக்களின் எண்ணிக்கையின் எளிய மதிப்பீட்டில் இருந்து பின்வருவனவற்றை விட அதிகமான கோடுகளைக் கொண்டிருப்பது கண்டறியப்பட்டது. முதல் எடுத்துக்காட்டுகளில் ஒன்று POCl மூலக்கூறில் உள்ள ஃவுளூரின் மீதான அதிர்வு ஆகும் 2 எஃப். ஸ்பெக்ட்ரம் 19 மூலக்கூறில் ஒரே ஒரு ஃவுளூரின் அணு மட்டுமே இருந்தாலும் F ஆனது சமமான தீவிரம் கொண்ட இரண்டு கோடுகளைக் கொண்டுள்ளது (படம் 4). மற்ற சேர்மங்களின் மூலக்கூறுகள் சமச்சீர் பன்மடங்கு சிக்னல்களை (மூன்று, குவார்டெட்டுகள், முதலியன) கொடுத்தன.

அத்தகைய ஸ்பெக்ட்ராவில் காணப்படும் மற்றொரு முக்கியமான காரணி என்னவென்றால், அலைவரிசை அளவில் அளவிடப்படும் வரி இடைவெளி, பயன்படுத்தப்பட்ட புலத்திலிருந்து சுயாதீனமாக உள்ளது. எச் 0 , அதற்கு விகிதாசாரமாக இருப்பதற்குப் பதிலாக, ஸ்கிரீனிங் மாறிலிகளில் உள்ள வேறுபாடுகள் காரணமாக பன்முகத்தன்மை எழுந்தால் அது நடக்கும்.

அரிசி. 4. POCl மூலக்கூறில் உள்ள ஃவுளூரின் கருக்களில் அதிர்வு நிறமாலையில் இரட்டிப்பு 2F

1952 இல் ராம்சே மற்றும் பர்செல் ஆகியோர் இந்த தொடர்புகளை முதன்முதலில் விளக்கினர், இது மின்னணு சூழலின் மூலம் மறைமுகமான தொடர்பு பொறிமுறையின் காரணமாக இருந்தது என்பதைக் காட்டுகிறது. நியூக்ளியர் ஸ்பின் கொடுக்கப்பட்ட கருவைச் சுற்றியுள்ள எலக்ட்ரான்களின் சுழல்களை நோக்குநிலைப்படுத்த முனைகிறது. இவை, மற்ற எலக்ட்ரான்களின் சுழல்களையும், அவற்றின் மூலம் மற்ற அணுக்கருக்களின் சுழல்களையும் நோக்குநிலைப்படுத்துகின்றன. சுழல்-சுழல் தொடர்புகளின் ஆற்றல் பொதுவாக ஹெர்ட்ஸில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது (அதாவது, பிளாங்கின் மாறிலி ஆற்றல் அலகு என எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது, இதன் அடிப்படையில் E = h ν ) மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, விவாதத்தின் கீழ் உள்ள தொடர்பு வெளிப்புற புலத்தின் வலிமையைச் சார்ந்தது அல்ல என்பதால், அதை உறவினர் அலகுகளில் வெளிப்படுத்த வேண்டிய அவசியமில்லை (வேதியியல் மாற்றம் போலல்லாமல்) என்பது தெளிவாகிறது. தொடர்புடைய பெருக்கத்தின் கூறுகளுக்கு இடையிலான தூரத்தை அளவிடுவதன் மூலம் தொடர்புகளின் அளவை தீர்மானிக்க முடியும்.

ஸ்பின்-ஸ்பின் இணைப்பின் காரணமாக பிளவுபடுவதற்கான எளிய உதாரணம், இரண்டு வகையான காந்தக் கருக்கள் A மற்றும் X ஆகியவற்றைக் கொண்ட ஒரு மூலக்கூறின் அதிர்வு நிறமாலை ஆகும். A மற்றும் X ஆகியவை ஒரே ஐசோடோப்பின் வெவ்வேறு கருக்கள் அல்லது கருக்களைக் குறிக்கலாம் (உதாரணமாக. , 1 எச்) அவற்றின் அதிர்வு சமிக்ஞைகளுக்கு இடையில் வேதியியல் மாற்றங்கள் பெரியதாக இருக்கும்போது.

அரிசி. 5. சுழலுடன் கூடிய A மற்றும் X காந்தக் கருக்கள் கொண்ட அமைப்பின் NMR ஸ்பெக்ட்ரம் பற்றிய பார்வை I = 1/2நிபந்தனை பூர்த்தி செய்யப்படும் போது δ AX > J AX.

படத்தில். NMR ஸ்பெக்ட்ரம் இரண்டு கருக்களும், அதாவது A மற்றும் X, 1/2 சுழல் இருந்தால் எப்படி இருக்கும் என்பதை படம் 5 காட்டுகிறது. ஒவ்வொரு இரட்டையிலும் உள்ள கூறுகளுக்கு இடையே உள்ள தூரம் ஸ்பின்-ஸ்பின் இணைப்பு மாறிலி என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் பொதுவாக J (Hz) எனக் குறிக்கப்படுகிறது; இந்த வழக்கில் அது நிலையான ஜே AH.

ஒவ்வொரு அணுக்கருவும் அண்டை அணுக்கருவின் அதிர்வுக் கோடுகளைப் பிரிப்பதால் இரட்டைக் கருக்கள் தோன்றுகின்றன. 2I+1கூறு. வெவ்வேறு சுழல் நிலைகளுக்கு இடையிலான ஆற்றல் வேறுபாடுகள் மிகவும் சிறியவை, வெப்ப சமநிலையில் இந்த நிலைகளின் நிகழ்தகவுகள், போல்ட்ஸ்மேன் விநியோகத்திற்கு ஏற்ப, கிட்டத்தட்ட சமமாக மாறும். இதன் விளைவாக, ஒரு அணுக்கருவுடன் தொடர்பு கொள்வதன் விளைவாக பன்மடங்கின் அனைத்து வரிகளின் தீவிரங்களும் சமமாக இருக்கும். இருக்கும் பட்சத்தில் nசமமான கருக்கள் (அதாவது, சமமாக பாதுகாக்கப்பட்டவை, எனவே அவற்றின் சமிக்ஞைகள் ஒரே இரசாயன மாற்றத்தைக் கொண்டுள்ளன), அண்டை அணுக்கருவின் அதிர்வு சமிக்ஞை பிரிக்கப்படுகிறது 2nI + 1கோடுகள்.

முடிவுரை

அமுக்கப்பட்ட பொருளில் என்எம்ஆர் நிகழ்வு கண்டுபிடிக்கப்பட்ட உடனேயே, பொருளின் அமைப்பு மற்றும் அதன் பண்புகளை ஆய்வு செய்வதற்கான சக்திவாய்ந்த முறையின் அடிப்படையாக என்எம்ஆர் இருக்கும் என்பது தெளிவாகியது. உண்மையில், NMR ஸ்பெக்ட்ராவைப் படிக்கும் போது, காந்த சூழலுக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்ட கருக்களின் அமைப்பை நாம் எதிரொலிக்கும் அமைப்பாகப் பயன்படுத்துகிறோம். எதிரொலிக்கும் அணுக்கருவிற்கு அருகில் உள்ள உள்ளூர் காந்தப்புலங்கள் உள் மற்றும் மூலக்கூறு விளைவுகளைச் சார்ந்தது, இது மல்டி எலக்ட்ரான் (மூலக்கூறு) அமைப்புகளின் கட்டமைப்பு மற்றும் நடத்தையைப் படிக்க இந்த வகை நிறமாலையின் மதிப்பை தீர்மானிக்கிறது.

தற்போது, இயற்கை அறிவியலின் ஒரு பகுதியைக் குறிப்பிடுவது கடினம், அங்கு NMR ஒரு பட்டம் அல்லது மற்றொரு அளவிற்கு பயன்படுத்தப்படவில்லை. NMR ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி முறைகள் வேதியியல், மூலக்கூறு இயற்பியல், உயிரியல், வேளாண்மை, மருத்துவம், இயற்கை வடிவங்கள் (மைக்கா, அம்பர், அரை விலையுயர்ந்த கற்கள், எரியக்கூடிய தாதுக்கள் மற்றும் பிற கனிம மூலப்பொருட்கள்) ஆய்வில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதில் பொருளின் அமைப்பு, அதன் மூலக்கூறு அமைப்பு, இரசாயனப் பிணைப்புகளின் தன்மை, மூலக்கூறு இடைவினைகள் மற்றும் உள் இயக்கத்தின் பல்வேறு வடிவங்கள் ஆய்வு செய்யப்படுகிறது.

என்எம்ஆர் முறைகள் தொழிற்சாலை ஆய்வகங்களில் தொழில்நுட்ப செயல்முறைகளைப் படிக்கவும், உற்பத்தியில் நேரடியாக பல்வேறு தொழில்நுட்ப தகவல்தொடர்புகளில் இந்த செயல்முறைகளின் முன்னேற்றத்தைக் கண்காணிக்கவும் கட்டுப்படுத்தவும் அதிகளவில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. காந்த அதிர்வு முறைகள் உயிரியல் செயல்முறைகளில் ஏற்படும் இடையூறுகளை மிக ஆரம்ப நிலையிலேயே கண்டறிய முடியும் என்று கடந்த ஐம்பது வருட ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது. காந்த அதிர்வு முறைகள் (என்எம்ஆர் டோமோகிராபி முறைகள்) பயன்படுத்தி முழு மனித உடலையும் ஆய்வு செய்வதற்கான நிறுவல்கள் உருவாக்கப்பட்டு தயாரிக்கப்படுகின்றன.

சிஐஎஸ் நாடுகள் மற்றும் முதன்மையாக ரஷ்யாவைப் பொறுத்தவரை, காந்த அதிர்வு முறைகள் (குறிப்பாக என்எம்ஆர்) இந்த நாடுகளின் ஆராய்ச்சி ஆய்வகங்களில் இப்போது வலுவான இடத்தைப் பிடித்துள்ளன. பல்வேறு நகரங்களில் (மாஸ்கோ, நோவோசிபிர்ஸ்க், கசான், தாலின், செயின்ட் பீட்டர்ஸ்பர்க், இர்குட்ஸ்க், ரோஸ்டோவ்-ஆன்-டான், முதலியன) அறிவியல் பள்ளிகள் இந்த முறைகளைப் பயன்படுத்தி அவற்றின் சொந்த அசல் சிக்கல்கள் மற்றும் அவற்றைத் தீர்ப்பதற்கான அணுகுமுறைகளுடன் தோன்றியுள்ளன.

1. Pople J., Schneider W., Bernstein G. உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட அணு காந்த அதிர்வு நிறமாலை. எம்.: IL, 1962. 292 பக்.

2. கேரிங்டன் ஏ., மெக்லாக்லான் ஈ. காந்த அதிர்வு மற்றும் வேதியியலில் அதன் பயன்பாடு. எம்.: மிர், 1970. 447 பக்.

3. போவி எஃப்.ஏ. மேக்ரோமாலிகுல்களின் உயர்-தெளிவு NMR.: Khimiya, 1977. 455 p.

4. Heberlen U., Mehring M. திடப்பொருட்களில் உயர்-தெளிவு NMR. எம்.: மிர், 1980. 504 பக்.

5. காந்த அதிர்வு கோட்பாட்டின் அடிப்படைகள் ஸ்லிக்டர் சி. எம்.: மிர், 1981. 448 பக்.

6. அயோனின் பி.ஐ., எர்ஷோவ் பி.ஏ., கோல்ட்சோவ் ஏ.ஐ. கரிம வேதியியலில் என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி. எல்.: வேதியியல், 1983. 269 பக்.

7. வோரோனோவ் வி.கே. என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியில் பாரா காந்த சேர்க்கைகளின் முறைகள். நோவோசிபிர்ஸ்க்: நௌகா, 1989. 168 பக்.

8. Ernst R., Bodenhausen J., Vokaun A. NMR ஒன்று மற்றும் இரண்டு பரிமாணங்களில். எம்.: மிர், 1990. 709 பக்.

9. Deroum E. இரசாயன ஆராய்ச்சிக்கான நவீன NMR முறைகள். எம்.: மிர், 1992. 401 பக்.

10. வோரோனோவ் வி.கே., சக்தேவ் ஆர்.இசட். காந்த அதிர்வுகளின் அடிப்படைகள். இர்குட்ஸ்க்: Vost.-Sib. நூல் பதிப்பகம், 1995.352 பக்.

ஒரு மூலக்கூறில் வெவ்வேறு சூழல்களில் உள்ள ஒரே அணுக்கருக்கள் வெவ்வேறு NMR சமிக்ஞைகளைக் காட்டுகின்றன. அத்தகைய என்எம்ஆர் சிக்னலுக்கும் நிலையான பொருளின் சிக்னலுக்கும் உள்ள வேறுபாடு, வேதியியல் மாற்றம் என்று அழைக்கப்படுவதைத் தீர்மானிக்க உதவுகிறது, இது ஆய்வு செய்யப்படும் பொருளின் வேதியியல் கட்டமைப்பால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. என்எம்ஆர் நுட்பங்கள் பொருட்களின் வேதியியல் அமைப்பு, மூலக்கூறு இணக்கங்கள், பரஸ்பர தாக்க விளைவுகள் மற்றும் உள் மூலக்கூறு மாற்றங்கள் ஆகியவற்றை தீர்மானிக்க பல சாத்தியக்கூறுகள் உள்ளன.

என்சைக்ளோபீடிக் YouTube

1 / 5

அணுக்கரு காந்த அதிர்வு நிகழ்வு 1/2, 3/2, 5/2.... சம நிறை மற்றும் மின்னூட்ட எண்கள் (கூட-கூட கருக்கள்) கொண்ட அணுக்களுக்கு காந்தத் தருணம் இல்லை.

அணுக்கருவின் கோண உந்தம் மற்றும் காந்த கணம் ஆகியவை அளவிடப்படுகின்றன, மேலும் தன்னிச்சையாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஒருங்கிணைப்பு அமைப்பின் z அச்சில் கோண மற்றும் காந்த தருணங்களின் முன்கணிப்பின் ஈஜென் மதிப்புகள் உறவால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன.

J z = ℏ μI (\டிஸ்ப்ளேஸ்டைல் J_(z)=\hbar \mu _(I))மற்றும் μ z = γ ℏ μ I (\displaystyle \mu _(z)=\gamma \hbar \mu _(I)),

எங்கே μ I (\டிஸ்ப்ளே ஸ்டைல் \mu _(I))- கருவின் ஈஜென்ஸ்டேட்டின் காந்த-குவாண்டம் எண், அதன் மதிப்புகள் கருவின் சுழல் குவாண்டம் எண்ணால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன

μ I = நான் , நான் - 1 , I - 2 , . . . , − I (\displaystyle \mu _(I)=I,I-1,I-2,...,-I),

அதாவது, மையத்தில் அமைந்துள்ளது 2 I + 1 (\டிஸ்ப்ளே ஸ்டைல் 2I+1)மாநிலங்களில்.

எனவே, ஒரு புரோட்டான் (அல்லது மற்ற கருவுடன் I = 1/2- 13 C, 19 F, 31 P, முதலியன) இரண்டு நிலைகளில் மட்டுமே இருக்க முடியும்

μ z = ± γ ℏ I = ± ℏ / 2 (\displaystyle \mu _(z)=\pm \gamma \hbar I=\pm \hbar /2),

அத்தகைய மையத்தை ஒரு காந்த இருமுனையாகக் குறிப்பிடலாம், இதன் z-கூறு தன்னிச்சையான ஒருங்கிணைப்பு அமைப்பின் z அச்சின் நேர்மறை திசைக்கு இணையாகவோ அல்லது இணையாகவோ இருக்கலாம்.

வெளிப்புற காந்தப்புலம் இல்லாத நிலையில், அனைத்து நிலைகளும் வேறுபட்டவை என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும் μ z (\டிஸ்ப்ளே ஸ்டைல் \mu _(z))அதே ஆற்றல் வேண்டும், அதாவது, அவை சீரழிந்தவை. வெளிப்புற காந்தப்புலத்தில் சிதைவு அகற்றப்படுகிறது, மேலும் சிதைந்த நிலைக்கு தொடர்புடைய பிளவு வெளிப்புற காந்தப்புலத்தின் அளவு மற்றும் மாநிலத்தின் காந்த தருணம் மற்றும் சுழல் குவாண்டம் எண்ணைக் கொண்ட ஒரு கருவுக்கு விகிதாசாரமாகும். நான்வெளிப்புற காந்தப்புலத்தில் ஒரு அமைப்பு தோன்றும் 2I+1ஆற்றல் நிலைகள் - μz B 0 , - I - 1 I B 0 , . . . , I - 1 I B 0 , μz B 0 (\displaystyle -\mu _(z)B_(0),-(\frac (I-1)(I))B_(0),...,(\ frac (I-1)(I))B_(0),\mu _(z)B_(0)), அதாவது, அணு காந்த அதிர்வு ஒரு காந்தப்புலத்தில் மின்னணு நிலைகளைப் பிரிப்பதன் ஜீமன் விளைவைப் போன்ற அதே தன்மையைக் கொண்டுள்ளது.

எளிமையான வழக்கில், ஸ்பின் c கொண்ட கருவுக்கு I = 1/2- எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு புரோட்டானுக்கு, பிளவு

δ E = ± μ z B 0 (\ displaystyle \delta E=\pm \mu _(z)B_(0))

மற்றும் சுழல் நிலைகளின் ஆற்றலில் உள்ள வேறுபாடு

Δ E = 2 μz B 0 (\டிஸ்ப்ளேஸ்டைல் \Delta E=2\mu _(z)B_(0))

சுற்றுப்பாதை கணம் உறைதல் நிகழ்வின் காரணமாக பெரும்பாலான பொருட்களில் அணுக்கள் அணு ஓடுகளின் எலக்ட்ரான்களின் நிரந்தர காந்த தருணங்களைக் கொண்டிருக்கவில்லை என்பதன் மூலம் NMR இன் அவதானிப்பு எளிதாக்கப்படுகிறது.

உலோகங்களில் உள்ள என்எம்ஆர் அதிர்வு அதிர்வெண்கள் டயாமேக்னடிக் பொருட்களில் (நைட் ஷிஃப்ட்) விட அதிகமாக இருக்கும்.

கருக்களின் இரசாயன-துருவப்படுத்தல்

ஒரு காந்தப்புலத்தில் சில இரசாயன எதிர்வினைகள் நிகழும்போது, எதிர்வினை தயாரிப்புகளின் NMR நிறமாலையில் ஒழுங்கற்ற முறையில் பெரிய உறிஞ்சுதல் அல்லது ரேடியோ உமிழ்வு கண்டறியப்படுகிறது. இந்த உண்மை, எதிர்வினை தயாரிப்புகளின் மூலக்கூறுகளில் அணுக்கரு ஜீமன் அளவுகளின் சமநிலையற்ற மக்கள்தொகையைக் குறிக்கிறது. கீழ் மட்டத்தின் அதிகப்படியான மக்கள்தொகை முரண்பாடான உறிஞ்சுதலுடன் சேர்ந்துள்ளது. தலைகீழான மக்கள்தொகை (மேல் மட்டத்தில் குறைந்த மக்கள்தொகை அதிகமாக உள்ளது) ரேடியோ உமிழ்வுக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த நிகழ்வு கருக்களின் இரசாயன துருவமுனைப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

சில அணுக்கருக்களின் லார்மோர் அதிர்வெண்கள்

கோர்	0.5 டெஸ்லாவில் MHz இல் லார்மோர் அதிர்வெண்	1 டெஸ்லாவில் MHz இல் லார்மோர் அதிர்வெண்	7.05 டெஸ்லாவில் MHz இல் லார்மோர் அதிர்வெண்
1 எச் (ஹைட்ரஜன்)	21,29	42,58	300.18
²D (டியூட்டீரியம்)	3,27	6,53	46,08
13 சி (கார்பன்)	5,36	10,71	75,51
23 நா (சோடியம்)	5,63	11,26	79.40
39 கே (பொட்டாசியம்)	1,00	1,99

புரோட்டான் அதிர்வுக்கான அதிர்வெண் குறுகிய அலைநீள வரம்பில் உள்ளது (அலைநீளம் சுமார் 7 மீ).

NMR இன் பயன்பாடுகள்

ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி

சாதனங்கள்

என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரின் இதயம் ஒரு சக்திவாய்ந்த காந்தம். முதன்முதலில் பர்செல் மூலம் நடைமுறையில் மேற்கொள்ளப்பட்ட ஒரு பரிசோதனையில், சுமார் 5 மிமீ விட்டம் கொண்ட ஒரு கண்ணாடி ஆம்பூலில் வைக்கப்பட்ட மாதிரி வலுவான மின்காந்தத்தின் துருவங்களுக்கு இடையில் வைக்கப்படுகிறது. பின்னர், காந்தப்புலத்தின் சீரான தன்மையை மேம்படுத்த, ஆம்பூல் சுழற்றத் தொடங்குகிறது, மேலும் அதன் மீது செயல்படும் காந்தப்புலம் படிப்படியாக பலப்படுத்தப்படுகிறது. உயர்-கியூ ரேடியோ அலைவரிசை ஜெனரேட்டர் கதிர்வீச்சு மூலமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அதிகரித்து வரும் காந்தப்புலத்தின் செல்வாக்கின் கீழ், ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர் டியூன் செய்யப்பட்ட கருக்கள் எதிரொலிக்கத் தொடங்குகின்றன. இந்த வழக்கில், கவசமான கருக்கள் எலக்ட்ரான் ஓடுகள் இல்லாத கருக்களை விட சற்று குறைவான அதிர்வெண்ணில் எதிரொலிக்கின்றன. ஆற்றல் உறிஞ்சுதல் ஒரு ரேடியோ அதிர்வெண் பாலம் மூலம் கண்டறியப்பட்டு பின்னர் ஒரு ரெக்கார்டர் மூலம் பதிவு செய்யப்படுகிறது. அதிர்வெண் ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பை அடையும் வரை அதிகரிக்கப்படுகிறது, அதற்கு மேல் அதிர்வு சாத்தியமற்றது.

பாலத்திலிருந்து வரும் நீரோட்டங்கள் மிகச் சிறியதாக இருப்பதால், அவை ஒரு ஸ்பெக்ட்ரம் எடுப்பதற்கு தங்களைக் கட்டுப்படுத்தாது, ஆனால் பல டஜன் பாஸ்களை உருவாக்குகின்றன. பெறப்பட்ட அனைத்து சமிக்ஞைகளும் இறுதி வரைபடத்தில் சுருக்கப்பட்டுள்ளன, இதன் தரம் சாதனத்தின் சமிக்ஞை-இரைச்சல் விகிதத்தைப் பொறுத்தது.

இந்த முறையில், மாதிரியானது நிலையான அதிர்வெண்ணின் கதிரியக்க அதிர்வெண் கதிர்வீச்சுக்கு வெளிப்படும், அதே நேரத்தில் காந்தப்புலத்தின் வலிமை மாறுகிறது, எனவே இது தொடர்ச்சியான அலை (CW) கதிர்வீச்சு முறை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.

பாரம்பரிய என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி முறை பல குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. முதலில், ஒவ்வொரு ஸ்பெக்ட்ரத்தையும் உருவாக்க அதிக நேரம் தேவைப்படுகிறது. இரண்டாவதாக, வெளிப்புற குறுக்கீடு இல்லாததால் இது மிகவும் கோருகிறது, மேலும், ஒரு விதியாக, இதன் விளைவாக ஸ்பெக்ட்ரா குறிப்பிடத்தக்க சத்தம் கொண்டது. மூன்றாவதாக, உயர் அதிர்வெண் நிறமாலைகளை (300, 400, 500 மற்றும் அதற்கு மேற்பட்ட மெகா ஹெர்ட்ஸ்) உருவாக்க இது பொருத்தமற்றது. எனவே, நவீன NMR கருவிகள் பெறப்பட்ட சமிக்ஞையின் ஃபோரியர் உருமாற்றங்களின் அடிப்படையில் அழைக்கப்படும் பல்ஸ்டு ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (PW) முறையைப் பயன்படுத்துகின்றன. தற்போது, அனைத்து என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்களும் நிலையான காந்தப்புலத்துடன் கூடிய சக்திவாய்ந்த சூப்பர் கண்டக்டிங் காந்தங்களின் அடிப்படையில் கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளன.

CW முறையைப் போலன்றி, துடிப்புள்ள பதிப்பில், கருக்கள் ஒரு "நிலையான அலை" மூலம் உற்சாகமாக இல்லை, ஆனால் பல மைக்ரோ விநாடிகள் நீடிக்கும் ஒரு குறுகிய துடிப்பு உதவியுடன். துடிப்பின் அதிர்வெண் கூறுகளின் வீச்சுகள் ν 0 இலிருந்து அதிகரிக்கும் தூரத்துடன் குறைகிறது. ஆனால் அனைத்து கருக்களும் சமமாக கதிரியக்கமாக இருப்பது விரும்பத்தக்கது என்பதால், "கடினமான பருப்புகளை" பயன்படுத்த வேண்டியது அவசியம், அதாவது அதிக சக்தி கொண்ட குறுகிய பருப்பு வகைகள். ஸ்பெக்ட்ரம் அகலத்தை விட அதிர்வெண் பேண்ட் அகலம் ஒன்று அல்லது இரண்டு ஆர்டர்கள் பெரியதாக இருக்கும் வகையில் துடிப்பு கால அளவு தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது. சக்தி பல ஆயிரம் வாட்களை அடைகிறது.

துடிப்புள்ள ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியின் விளைவாக, ஒருவர் காணக்கூடிய அதிர்வு சிகரங்களைக் கொண்ட வழக்கமான நிறமாலையைப் பெறவில்லை, ஆனால் ஈரமான அதிர்வு அலைவுகளின் ஒரு படத்தைப் பெறுகிறார், இதில் அனைத்து எதிரொலிக்கும் கருக்களின் அனைத்து சமிக்ஞைகளும் கலக்கப்படுகின்றன - இது "இலவச தூண்டல் சிதைவு" (FID, இலவசம். தூண்டல் சிதைவு). இந்த நிறமாலையை மாற்றுவதற்கு, ஃபோரியர் உருமாற்றம் என்று அழைக்கப்படும் கணித முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அதன்படி எந்தச் செயல்பாட்டையும் ஹார்மோனிக் அலைவுகளின் தொகுப்பாகக் குறிப்பிடலாம்.

என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரா

NMR ஐப் பயன்படுத்தி தரமான பகுப்பாய்விற்கு, இந்த முறையின் பின்வரும் குறிப்பிடத்தக்க பண்புகளின் அடிப்படையில் ஸ்பெக்ட்ரா பகுப்பாய்வு பயன்படுத்தப்படுகிறது:

சில செயல்பாட்டுக் குழுக்களைச் சேர்ந்த அணுக்களின் கருக்களிலிருந்து வரும் சமிக்ஞைகள் ஸ்பெக்ட்ரமின் கண்டிப்பாக வரையறுக்கப்பட்ட பகுதிகளில் உள்ளன;
சிகரத்தால் வரையறுக்கப்பட்ட ஒருங்கிணைந்த பகுதியானது எதிரொலிக்கும் அணுக்களின் எண்ணிக்கைக்கு கண்டிப்பாக விகிதாசாரமாகும்;
1-4 பிணைப்புகள் வழியாக இருக்கும் கருக்கள் என்று அழைக்கப்படுவதன் விளைவாக பல சமிக்ஞைகளை உருவாக்கும் திறன் கொண்டவை. ஒருவருக்கொருவர் பிளவுபடுகிறது.

என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ராவில் உள்ள சிக்னலின் நிலை குறிப்பு சமிக்ஞையுடன் தொடர்புடைய அவற்றின் வேதியியல் மாற்றத்தால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. டெட்ராமெதில்சிலேன் Si(CH 3) 4 (TMS) 1 H மற்றும் 13 C NMR இல் பிந்தையதாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வேதியியல் மாற்றத்தின் அலகு என்பது கருவி அதிர்வெண்ணின் ஒரு மில்லியனுக்கு (பிபிஎம்) பகுதியாகும். நாம் TMS சமிக்ஞையை 0 ஆக எடுத்துக் கொண்டால், சிக்னலை பலவீனமான புலத்திற்கு மாற்றுவது நேர்மறையான இரசாயன மாற்றமாகக் கருதப்பட்டால், நாம் δ அளவுகோலைப் பெறுகிறோம். டெட்ராமெதில்சிலேனின் அதிர்வு 10 பிபிஎம்க்கு சமமாக இருந்தால். மற்றும் அறிகுறிகளைத் தலைகீழாக மாற்றவும், அதன் விளைவாக வரும் அளவு τ அளவாக இருக்கும், இது தற்போது நடைமுறையில் பயன்படுத்தப்படவில்லை. ஒரு பொருளின் ஸ்பெக்ட்ரம் விளக்குவதற்கு மிகவும் சிக்கலானதாக இருந்தால், நீங்கள் குவாண்டம் இரசாயன முறைகளைப் பயன்படுத்தி ஸ்கிரீனிங் மாறிலிகளைக் கணக்கிடலாம் மற்றும் அவற்றின் அடிப்படையில் சிக்னல்களை தொடர்புபடுத்தலாம்.

என்எம்ஆர் இன்ட்ரோஸ்கோபி

அணு காந்த அதிர்வு நிகழ்வு இயற்பியல் மற்றும் வேதியியலில் மட்டுமல்ல, மருத்துவத்திலும் பயன்படுத்தப்படலாம்: மனித உடல் அதே கரிம மற்றும் கனிம மூலக்கூறுகளின் தொகுப்பாகும்.

இந்த நிகழ்வைக் கவனிக்க, ஒரு பொருள் நிலையான காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்பட்டு ரேடியோ அலைவரிசை மற்றும் சாய்வு காந்தப்புலங்களுக்கு வெளிப்படும். ஆய்வின் கீழ் உள்ள பொருளைச் சுற்றியுள்ள மின்தூண்டிச் சுருளில், ஒரு மாற்று எலக்ட்ரோமோட்டிவ் ஃபோர்ஸ் (EMF) எழுகிறது, இதன் அலைவீச்சு-அதிர்வெண் நிறமாலை மற்றும் நேரம்-நிலைமாறும் பண்புகள் எதிரொலிக்கும் அணுக்கருக்களின் இடஞ்சார்ந்த அடர்த்தி பற்றிய தகவலைக் கொண்டு செல்கின்றன, அத்துடன் பிற அளவுருக்கள் அணு காந்த அதிர்வு. இந்தத் தகவலின் கணினி செயலாக்கமானது முப்பரிமாண படத்தை உருவாக்குகிறது, இது வேதியியல் ரீதியாக சமமான கருக்களின் அடர்த்தி, அணு காந்த அதிர்வு தளர்வு நேரங்கள், திரவ ஓட்ட விகிதங்களின் விநியோகம், மூலக்கூறுகளின் பரவல் மற்றும் உயிருள்ள திசுக்களில் உயிர்வேதியியல் வளர்சிதை மாற்ற செயல்முறைகளை வகைப்படுத்துகிறது.

அணு காந்த அதிர்வு

அணு காந்த அதிர்வு (என்.எம்.ஆர்) - அதிர்வெண் ν (NMR அதிர்வெண் என அழைக்கப்படும்) ஒரு அதிர்வெண்ணில், வெளிப்புற காந்தப்புலத்தில் பூஜ்ஜியமற்ற சுழலுடன் கருக்களைக் கொண்ட ஒரு பொருளால் மின்காந்த ஆற்றலை எதிரொலிக்கும் உறிஞ்சுதல் அல்லது வெளியேற்றம். அணு காந்த அதிர்வு நிகழ்வு 1938 இல் ஐசக் ரபியால் மூலக்கூறு கற்றைகளில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, அதற்காக அவருக்கு 1944 நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது. 1946 ஆம் ஆண்டில், பெலிக்ஸ் ப்ளாச் மற்றும் எட்வர்ட் மில்ஸ் பர்செல் திரவங்கள் மற்றும் திடப்பொருட்களில் அணு காந்த அதிர்வுகளைப் பெற்றனர் (நோபல் பரிசு 1952). .

கணித விளக்கம் mu=y*l அணுக்கருவின் காந்த கணம், இங்கு l என்பது அணு சுழல்; y-bar மாறிலி அதிர்வெண், இதில் NMR காணப்படுகிறது

கருக்களின் இரசாயன துருவமுனைப்பு

ஒரு காந்தப்புலத்தில் சில இரசாயன எதிர்வினைகள் நிகழும்போது, எதிர்வினை தயாரிப்புகளின் NMR நிறமாலையில் ஒழுங்கற்ற முறையில் பெரிய உறிஞ்சுதல் அல்லது ரேடியோ உமிழ்வு கண்டறியப்படுகிறது. இந்த உண்மை, எதிர்வினை தயாரிப்புகளின் மூலக்கூறுகளில் அணுக்கரு ஜீமன் அளவுகளின் சமநிலையற்ற மக்கள்தொகையைக் குறிக்கிறது. கீழ் மட்டத்தின் அதிகப்படியான மக்கள்தொகை முரண்பாடான உறிஞ்சுதலுடன் சேர்ந்துள்ளது. தலைகீழான மக்கள்தொகை (மேல் மட்டத்தில் குறைந்த மக்கள்தொகை அதிகமாக உள்ளது) ரேடியோ உமிழ்வுக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த நிகழ்வு அழைக்கப்படுகிறது கருக்களின் இரசாயன துருவமுனைப்பு

NMR இல் இது அணு காந்தமயமாக்கலை மேம்படுத்த பயன்படுகிறது சில அணுக்கருக்களின் லார்மோர் அதிர்வெண்கள்

கோர்	0.5 டெஸ்லாவில் MHz இல் லார்மோர் அதிர்வெண்	1 டெஸ்லாவில் MHz இல் லார்மோர் அதிர்வெண்	7.05 டெஸ்லாவில் MHz இல் லார்மோர் அதிர்வெண்
1H( ஹைட்ரஜன்)
²D ( டியூட்டீரியம்)
13 சி ( கார்பன்)
23நா( சோடியம்)
39 கே ( பொட்டாசியம்)

புரோட்டான் அதிர்வுக்கான அதிர்வெண் வரம்பில் உள்ளது குறுகிய அலைகள்(அலைநீளம் சுமார் 7 மீ) .

NMR இன் பயன்பாடுகள்

ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி

என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி

சாதனங்கள்

என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரின் இதயம் ஒரு சக்திவாய்ந்த காந்தம். பர்செல் முதன்முதலில் நடைமுறைக்கு வந்த ஒரு பரிசோதனையில், சுமார் 5 மிமீ விட்டம் கொண்ட ஒரு கண்ணாடி ஆம்பூலில் வைக்கப்பட்ட மாதிரி ஒரு வலுவான மின்காந்தத்தின் துருவங்களுக்கு இடையில் வைக்கப்படுகிறது. பின்னர், காந்தப்புலத்தின் சீரான தன்மையை மேம்படுத்த, ஆம்பூல் சுழற்றத் தொடங்குகிறது, மேலும் அதன் மீது செயல்படும் காந்தப்புலம் படிப்படியாக பலப்படுத்தப்படுகிறது. உயர்-கியூ ரேடியோ அலைவரிசை ஜெனரேட்டர் கதிர்வீச்சு மூலமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அதிகரித்து வரும் காந்தப்புலத்தின் செல்வாக்கின் கீழ், ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர் டியூன் செய்யப்பட்ட கருக்கள் எதிரொலிக்கத் தொடங்குகின்றன. இந்த வழக்கில், கவச அணுக்கள் எலக்ட்ரான் ஓடுகள் இல்லாத கருக்களை விட சற்று குறைவான அதிர்வெண்ணில் எதிரொலிக்கின்றன. ஆற்றல் உறிஞ்சுதல் ஒரு ரேடியோ அதிர்வெண் பாலம் மூலம் கண்டறியப்படுகிறது, பின்னர் ஒரு ரெக்கார்டர் மூலம் பதிவு செய்யப்படுகிறது. அதிர்வெண் ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பை அடையும் வரை அதிகரிக்கப்படுகிறது, அதற்கு மேல் அதிர்வு சாத்தியமற்றது.

இந்த முறையில், மாதிரியானது நிலையான அதிர்வெண்ணின் கதிரியக்க அதிர்வெண் கதிர்வீச்சுக்கு வெளிப்படும், அதே நேரத்தில் காந்தப்புலத்தின் வலிமை மாறுபடும், எனவே இது தொடர்ச்சியான அலை (CW) கதிர்வீச்சு முறை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.

CW முறையைப் போலன்றி, துடிப்புள்ள பதிப்பில், கருக்கள் ஒரு "நிலையான அலை" மூலம் உற்சாகமாக இல்லை, ஆனால் பல மைக்ரோ விநாடிகள் நீடிக்கும் ஒரு குறுகிய துடிப்பு உதவியுடன். துடிப்பின் அதிர்வெண் கூறுகளின் வீச்சுகள் ν 0 இலிருந்து அதிகரிக்கும் தூரத்துடன் குறைகிறது. ஆனால் அனைத்து கருக்களும் சமமாக கதிரியக்கமாக இருப்பது விரும்பத்தக்கது என்பதால், "கடினமான பருப்புகளை" பயன்படுத்த வேண்டியது அவசியம், அதாவது அதிக சக்தி கொண்ட குறுகிய பருப்பு வகைகள். அதிர்வெண் பட்டையின் அகலம் ஸ்பெக்ட்ரம் அகலத்தை விட ஒன்று அல்லது இரண்டு ஆர்டர்கள் பெரியதாக இருக்கும் வகையில் துடிப்பு கால அளவு தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது. சக்தி பல ஆயிரம் வாட்களை அடைகிறது.

துடிப்புள்ள ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியின் விளைவாக, காணக்கூடிய அதிர்வு சிகரங்களைக் கொண்ட வழக்கமான ஸ்பெக்ட்ரம் அல்ல, ஆனால் ஈரமான அதிர்வு அலைவுகளின் ஒரு படத்தைப் பெறுகிறது, இதில் அனைத்து எதிரொலிக்கும் கருக்களின் அனைத்து சமிக்ஞைகளும் கலக்கப்படுகின்றன - இது "இலவச தூண்டல் சிதைவு" (FID, இலவசம் தூண்டல் சிதைவு) இந்த நிறமாலையை மாற்றுவதற்கு, ஃபோரியர் உருமாற்றம் என்று அழைக்கப்படும் கணித முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அதன்படி எந்தச் செயல்பாட்டையும் ஹார்மோனிக் அலைவுகளின் தொகுப்பாகக் குறிப்பிடலாம்.

என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரா

1 எச் 4-எத்தாக்சிபென்சால்டிஹைட்டின் ஸ்பெக்ட்ரம். ஒரு பலவீனமான புலத்தில் (ஒற்றை ~9.25 பிபிஎம்) சிக்னல் ஆல்டிஹைட் குழுவின் புரோட்டானிலிருந்து, வலுவான புலத்தில் (மூன்று ~1.85-2 பிபிஎம்) - மெத்தில் எத்தாக்சி குழுவின் புரோட்டான்களிலிருந்து.

சில செயல்பாட்டுக் குழுக்களைச் சேர்ந்த அணுக்களின் கருக்களிலிருந்து வரும் சமிக்ஞைகள் ஸ்பெக்ட்ரமின் கண்டிப்பாக வரையறுக்கப்பட்ட பகுதிகளில் உள்ளன;

சிகரத்தால் வரையறுக்கப்பட்ட ஒருங்கிணைந்த பகுதியானது எதிரொலிக்கும் அணுக்களின் எண்ணிக்கைக்கு கண்டிப்பாக விகிதாசாரமாகும்;

1-4 பிணைப்புகள் வழியாக இருக்கும் கருக்கள் என்று அழைக்கப்படுவதன் விளைவாக பல சமிக்ஞைகளை உருவாக்கும் திறன் கொண்டவை. ஒருவருக்கொருவர் பிளவுபடுகிறது.

என்எம்ஆர் இன்ட்ரோஸ்கோபி

NMR இன்ட்ரோஸ்கோபி (அல்லது காந்த அதிர்வு இமேஜிங்) இன் சாராம்சம், உண்மையில், அணு காந்த அதிர்வு சமிக்ஞையின் வீச்சு பற்றிய ஒரு சிறப்பு வகையான அளவு பகுப்பாய்வு செயல்படுத்துவதாகும். வழக்கமான என்எம்ஆர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியில், ஸ்பெக்ட்ரல் கோடுகளின் சிறந்த தீர்மானத்தை அடைய ஒருவர் முயற்சி செய்கிறார். இதை அடைய, காந்த அமைப்புகள் மாதிரிக்குள் சிறந்த புல சீரான தன்மையை உருவாக்கும் வகையில் சரிசெய்யப்படுகின்றன. என்எம்ஆர் இன்ட்ரோஸ்கோபி முறைகளில், மாறாக, உருவாக்கப்பட்ட காந்தப்புலம் வெளிப்படையாக ஒரே மாதிரியாக இல்லை. மாதிரியின் ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் அணு காந்த அதிர்வு அதிர்வெண் அதன் சொந்த மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது, மற்ற பகுதிகளில் உள்ள மதிப்புகளிலிருந்து வேறுபட்டது என்று எதிர்பார்க்க காரணம் உள்ளது. என்எம்ஆர் சிக்னல்களின் வீச்சுகளின் (மானிட்டர் திரையில் பிரகாசம் அல்லது நிறம்) தரங்களுக்கு ஏதேனும் குறியீட்டை அமைப்பதன் மூலம், பொருளின் உள் கட்டமைப்பின் பிரிவுகளின் வழக்கமான படத்தை (டோமோகிராம்) நீங்கள் பெறலாம்.

என்எம்ஆர் இன்ட்ரோஸ்கோபி மற்றும் என்எம்ஆர் டோமோகிராபி ஆகியவை முதன்முதலில் உலகில் 1960 இல் வி.ஏ. இவானோவ் என்பவரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டன. ஒரு திறமையற்ற நிபுணர் ஒரு கண்டுபிடிப்புக்கான விண்ணப்பத்தை நிராகரித்தார் (முறை மற்றும் சாதனம்) "... முன்மொழியப்பட்ட தீர்வின் வெளிப்படையான பயனற்ற தன்மை காரணமாக," எனவே இதற்கான பதிப்புரிமை சான்றிதழ் 10 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக வழங்கப்பட்டது. எனவே, NMR டோமோகிராஃபியின் ஆசிரியர் கீழே பட்டியலிடப்பட்டுள்ள நோபல் பரிசு பெற்றவர்களின் குழு அல்ல, ஆனால் ஒரு ரஷ்ய விஞ்ஞானி என்று அதிகாரப்பூர்வமாக அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த சட்டபூர்வமான உண்மை இருந்தபோதிலும், நோபல் பரிசு NMR டோமோகிராஃபிக்காக வழங்கப்பட்டது V. A. இவானோவ் அல்ல.