(lub, Co to jest spektroskopia NMR?)
Jądrowy Rezonans Magnetyczny (NMR) został po raz pierwszy eksperymentalnie zaobserwowany pod koniec 1945 roku, prawie jednocześnie przez grupy badawcze Felixa Blocha, na Uniwersytecie Stanforda i Edwarda Purcella na Uniwersytecie Harvarda. Pierwsze widma NMR zostały po raz pierwszy opublikowane w tym samym numerze Physical Review w styczniu 1946 roku. Bloch i Purcell otrzymali wspólnie Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1952 roku za odkrycie spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego.
Zjawisko NMR opiera się na interakcji jąder niektórych izotopów atomowych ze statycznym polem magnetycznym. To pole magnetyczne sprawia, że możliwe stany spinowe jądra różnią się energią, a używając technik NMR można sprawić, że spiny utworzą obserwowalne przejścia między stanami spinowymi. Popularne jądra aktywne NMR to 1H, 13C, 31P, 15N, 29Si i wiele innych. Prawie każdy element ma co najmniej jeden izotop, który jest aktywny NMR.
Od tego czasu spektroskopia NMR stała się niezastąpionym narzędziem do określania struktury molekularnej, badania dynamiki molekularnej i charakterystyki materiałów na poziomie molekularnym przez chemików, fizyków i biologów molekularnych. Przez pierwsze kilkadziesiąt lat badacze polegali na jednowymiarowych widmach NMR jąder aktywnych NMR. Widma te mają jedną oś częstotliwości, a analiza opiera się na względnych przesunięciach częstotliwości pomiędzy chemicznie nierównoważnymi jądrami, w połączeniu z różnicą we względnych zintegrowanych intensywnościach pików. W latach 70-tych XX wieku odkryto dwuwymiarowy NMR, który szybko rozwinął NMR w potężne narzędzie, jakim jest dzisiaj do określania struktury molekularnej. Dwuwymiarowe widma NMR mają dwie osie częstotliwości, które mogą odpowiadać podobnym jądrom (np. 1H-1H) lub różnym jądrom (np. 1H-13C), oraz trzeci wymiar intensywności pików. Ostatnio opracowano eksperymenty NMR, które zawierają informacje w trzech, czterech, a nawet pięciu wymiarach. Możliwości NMR w zakresie wyjaśniania struktury molekularnej wydają się niemal nieograniczone. Ilustracją znaczenia NMR dla społeczności naukowej są kolejne Nagrody Nobla przyznane R.R. Ernstowi w 1991 r. (chemia), K. Wütrichowi w 2002 r. (chemia) i P. Lauterburowi & P. Mansfieldowi w 2003 r. (medycyna).
Użyteczność NMR wynika z faktu, że chemicznie odrębne jądra różnią się częstotliwością rezonansu w tym samym polu magnetycznym. Zjawisko to znane jest jako przesunięcie chemiczne. Ponadto, częstotliwości rezonansowe są zakłócane przez istnienie sąsiednich jąder aktywnych NMR, w sposób zależny od elektronów wiążących, które łączą jądra. Znane jest to jako sprzężenie spin-spin, lub sprzężenie „J”. Sprzężenie spinowo-spinowe pozwala na identyfikację połączeń pomiędzy atomami w cząsteczce, poprzez łączące je wiązania. W połączeniu z możliwością wykorzystania informacji ilościowych z intensywności pików, można bardzo dokładnie określić, jak atomy łączą się w celu utworzenia unikalnej struktury molekularnej.
Przykład tego, jak widma NMR mogą być wykorzystane do identyfikacji struktury zwykłej cząsteczki
Dowiedz się więcej o instrumentach NMR dostępnych na Uniwersytecie Kolorado w Boulder
.