Для ЯМР-спектроскопии магниты больше не нужны

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопия) – пожалуй, самый полезный инструмент для исследования мира органической химии. Американские ученые нашли способ удешевить его и сделать...

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопия) – пожалуй, самый полезный инструмент для исследования мира органической химии. Американские ученые нашли способ удешевить его и сделать более доступным, убрав из метода магнитную составляющую.

Обычно изучаемый образец помещается в сильное магнитное поле, которое вырабатывается большими сверхпроводящими магнитами, охлаждаемыми жидким гелием. Но громоздкие и дорогие аппараты могут уйти в прошлое, поскольку в США разработали ЯМР-спектроскоп без магнита. Возможно, на основе этой разработки удастся даже создавать персональные спектрометры для медицинской диагностики.

Магнитное поле служит нескольким целям в ЯМР-спектроскопии. Большинство ядер, дающих информацию при ЯМР, имеют два состояния: "спин вверх" и "спин вниз". В магнитном поле состояние "спин вниз" имеет более высокий энергетический уровень, чем "спин вверх". Обычный метод заключается в воздействии на ядра радиоволнами и измерении энергии, поглощаемой или излучаемой при переходе между этими двумя состояниями.

Ядра в различных местах молекул имеют различные частоты перехода, измерение этих частот позволяет определить расположение конкретных атомов в молекуле. Чем сильнее магнитное поле, тем сильнее получаемый сигнал и легче определить эти частоты. Но для этого оборудование должно быть мощным, большим и дорогим.

Отказаться от применения магнитного поля позволил независимый от него эффект взаимодействия между спинами. Этот эффект, называемый "J-взаимодействие" (J-coupling) или спин-спиновое взаимодействие намного слабее, но все же виден в стандартном спектре ЯМР как расщепление основных пиков поглощения.

При отсутствии внешнего поля все, что останется – это спин-спиновое взаимодействие. По словам исследователей, так можно будет получить достаточно много информации о химической структуре. Тем не менее, резонанс, связанный исключительно с этим эффектом, сложно обнаружить.

Ученые из Университета Калифорнии решили эту проблему. Во-первых, они впервые в нулевом поле применили известный метод индуцированной параводородом поляризации, значительно усиливающей сигнал. Во-вторых, они разработали инновационный способ измерения слабых магнитных полей, использовав другой тип детектора – оптический магнитометр, который не требует охлаждения. Команда продемонстрировала свою технику, различив несколько одинаковых молекул углеводорода – впервые без использования магнитного поля.

"Это настоящая веха в исследованиях, – говорит Бернхард Блюмих, спектроскопист из Технического университета Аахена, Германия. – Все необходимые материалы стоят недорого или будут недороги в будущем. Они получили ЯМР-спектрометр намного более дешевый, чем применяемые сейчас".

Читайте на CNews
Россия строит свой суперколлайдер
«1С» в 3 раза увеличивает стоимость своей СЭД
«1С» выкупил у основателей Skype своего облачного конкурента