(sau, Ce este spectroscopia RMN?)
Rezonanța magnetică nucleară (RMN) a fost observată experimental pentru prima dată la sfârșitul anului 1945, aproape simultan de către grupurile de cercetare ale lui Felix Bloch, de la Universitatea Stanford și Edward Purcell de la Universitatea Harvard. Primele spectre RMN au fost publicate pentru prima dată în același număr al revistei Physical Review, în ianuarie 1946. Bloch și Purcell au primit împreună Premiul Nobel pentru Fizică în 1952 pentru descoperirea Spectroscopiei de Rezonanță Magnetică Nucleară.
Fenomenul RMN se bazează pe interacțiunea nucleelor anumitor izotopi atomici cu un câmp magnetic static. Acest câmp magnetic face ca posibilele stări de spin ale nucleului să difere în energie, iar cu ajutorul tehnicilor RMN, spinii pot fi făcuți să creeze tranziții observabile între stările de spin. Nucleii activi RMN obișnuiți sunt 1H, 13C, 31P, 15N, 29Si și mulți alții. Aproape fiecare element are cel puțin un izotop care este activ în RMN.
De atunci, spectroscopia RMN a devenit un instrument indispensabil pentru determinarea structurii moleculare, studiul dinamicii moleculare și caracterizarea materialelor la nivel molecular de către chimiști, fizicieni și biologi moleculari. În primele câteva decenii, cercetătorii s-au bazat pe spectre RMN unidimensionale ale nucleelor active RMN. Aceste spectre au o singură axă de frecvență, iar analiza se bazează pe deplasările relative de frecvență între nuclee inevalente din punct de vedere chimic, combinate cu diferența în intensitățile integrate relative ale vârfurilor. În anii 1970, a fost descoperită RMN bidimensională, care a transformat rapid RMN în instrumentul puternic pe care îl reprezintă astăzi pentru determinarea structurii moleculare. Spectrele RMN bidimensionale au două axe de frecvență, care pot corespunde unor nuclee asemănătoare (de exemplu, 1H-1H) sau unor nuclee diferite (de exemplu, 1H-13C), și o a treia dimensiune a intensității vârfurilor. Mai recent, au fost dezvoltate experimente RMN care conțin informații în trei, patru și chiar cinci dimensiuni. Puterea RMN de a elucida structura moleculară pare aproape nelimitată. Ilustrarea importanței RMN pentru comunitatea științifică sunt Premiile Nobel ulterioare acordate lui R.R. Ernst în 1991 (chimie), K. Wütrich în 2002 (chimie) și P. Lauterbur & P. Mansfield în 2003 (medicină).
Utilitatea RMN provine din faptul că nucleele distincte din punct de vedere chimic diferă în ceea ce privește frecvența de rezonanță în același câmp magnetic. Acest fenomen este cunoscut sub numele de deplasare chimică. În plus, frecvențele de rezonanță sunt purtate de existența nucleelor active RMN vecine, într-o manieră care depinde de electronii de legătură care leagă nucleele. Acest fenomen este cunoscut sub numele de cuplaj spin-spin, sau cuplaj „J”. Cuplajul spin-spin permite identificarea legăturilor dintre atomii unei molecule, prin intermediul legăturilor care îi unesc. Combinat cu abilitatea de a utiliza informații cantitative din intensitățile vârfurilor, se poate determina cu mare precizie modul în care atomii se combină pentru a forma o structură moleculară unică.
Un exemplu de utilizare a spectrelor RMN pentru a identifica structura unei molecule obișnuite
Învățați despre instrumentele RMN disponibile la Universitatea din Colorado la Boulder
.