Эффект Оверхаузера
Эффект Оверхаузера — увеличение поляризации ядерной магнитной системы и, как следствие, ядерного магнитного резонанса при насыщении электронного парамагнитного резонанса. Предсказан в 1953 г. А. Оверхаузером для взаимодействия спиновых систем электронов проводимости и ядер в металлах[1].
Содержание
Общий эффект Оверхаузера
Общим эффектом Оверхаузера (ОЭО) называется явление резкого (в несколько сот раз) увеличения сигнала ЯМР при насыщении ЭПР подходящего парамагнитного вещества. Условием возникновения ОЭО является возможность процессов релаксации, в которых происходит одновременное изменение ориентации электронного (e) и ядерного (N) спинов, т.е. <math> \alpha_e \beta_N \leftrightarrow \beta_e \alpha_N </math> или <math> \alpha_e \alpha_N \leftrightarrow \beta_e \beta_N </math>. В результате взаимодействия спинов ядра со спинами ансамбля электронов в насыщенном состоянии разность заселённость спиновых состояний и, следовательно, интенсивность сигнала ОЭО увеличится в f раз: <math>f=(1+\frac{g\beta}{g_N\beta_N})</math>, где g - безразмерная постоянная, так называемый g-фактор, равный для свободного электрона 2,0023, <math>\beta</math> - электронный магнетон Бора, <math>g_N, \beta_N</math> - эти же величины для ядра. В действительности усиление линий ЯМР существенно меньше по разным причинам.
Ядерный эффект Оверхаузера
Ядерным эффектом Оверхаузера (ЯЭО) называется явление резкого изменения интенсивности сигнала ЯМР при взаимодействии спинов разных ядер, например X и Y. Увеличение интенсивности сигнала ядер X при резонансном облучении ядер Y тем сильнее, чем больше вклад магнитного диполь-дипольного взаимодействия ядер X и Y в релаксацию ядер X. Максимально возможное повышение интенсивности сигнала X в условиях полной развязки от ядер Y вычисляется по формуле: <math>\frac{I_2}{I_1}=1+\frac{1}{2}\frac{\gamma_X}{\gamma_Y}</math>, где I1 и I2 - интенсивности в спектрах монорезонанса и двойного резонанса, <math>\gamma_X</math> и <math>\gamma_Y</math> - гиромагнитные отношения ядер X и Y.Чем сильнее взаимодействие ядер X и Y, тем сильнее эффект.
Применение на практике
Междуатомные расстояния, определяемые по методу ЯЭО часто способны помочь определить трёхмерную структуру молекул. В 2002 г. К. Вютрих получил Нобелевскую премию по химии за «разработку применения ЯМР-спектроскопии для определения трехмерной структуры биологических макромолекул в растворе».
Напишите отзыв о статье "Эффект Оверхаузера"
Примечания
- ↑ Gabriele F. Giuliani and Samuel A. Werner [www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i10/p69_s1 Albert Warner Overhauser] (англ.) // Physics Today. — 2012. — Vol. 65. — P. 69. — DOI:10.1063/PT.3.1758.
Литература
- Overhauser, Albert W. (1953). «[link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.92.411 Polarization of Nuclei in Metals]». Physical Review 92 (2): 411-415. DOI:10.1103/PhysRev.92.411. Проверено 2012-08-02.
- Воронов В.К., Подоплелов А.В. Современная физика: Учебное пособие. - М.: КомКнига, 2005. - 512 с., 2005 г., ISBN 5-484-00058-0, тир. 5000 экз., Гл. 6. Строение и динамика молекул, п. 6.1. Магнитный резонанс, п.п. 6.1.12. Эффект Оверхаузера, c. 354-359.
- [nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2002/wutrich-lecture.pdf NMR studies of structure and function of biological macromolecules], Нобелевская речь К. Вютриха, 8 декабря 2002 г.
Отрывок, характеризующий Эффект Оверхаузера
– Да и лучше не играй, – прибавил он, и треснув разорванной колодой, прибавил: – Банк, господа!Придвинув вперед деньги, Долохов приготовился метать. Ростов сел подле него и сначала не играл. Долохов взглядывал на него.
– Что ж не играешь? – сказал Долохов. И странно, Николай почувствовал необходимость взять карту, поставить на нее незначительный куш и начать игру.
– Со мной денег нет, – сказал Ростов.
– Поверю!
Ростов поставил 5 рублей на карту и проиграл, поставил еще и опять проиграл. Долохов убил, т. е. выиграл десять карт сряду у Ростова.
– Господа, – сказал он, прометав несколько времени, – прошу класть деньги на карты, а то я могу спутаться в счетах.
Один из игроков сказал, что, он надеется, ему можно поверить.
– Поверить можно, но боюсь спутаться; прошу класть деньги на карты, – отвечал Долохов. – Ты не стесняйся, мы с тобой сочтемся, – прибавил он Ростову.
Игра продолжалась: лакей, не переставая, разносил шампанское.
Все карты Ростова бились, и на него было написано до 800 т рублей. Он надписал было над одной картой 800 т рублей, но в то время, как ему подавали шампанское, он раздумал и написал опять обыкновенный куш, двадцать рублей.
– Оставь, – сказал Долохов, хотя он, казалось, и не смотрел на Ростова, – скорее отыграешься. Другим даю, а тебе бью. Или ты меня боишься? – повторил он.
Ростов повиновался, оставил написанные 800 и поставил семерку червей с оторванным уголком, которую он поднял с земли. Он хорошо ее после помнил. Он поставил семерку червей, надписав над ней отломанным мелком 800, круглыми, прямыми цифрами; выпил поданный стакан согревшегося шампанского, улыбнулся на слова Долохова, и с замиранием сердца ожидая семерки, стал смотреть на руки Долохова, державшего колоду. Выигрыш или проигрыш этой семерки червей означал многое для Ростова. В Воскресенье на прошлой неделе граф Илья Андреич дал своему сыну 2 000 рублей, и он, никогда не любивший говорить о денежных затруднениях, сказал ему, что деньги эти были последние до мая, и что потому он просил сына быть на этот раз поэкономнее. Николай сказал, что ему и это слишком много, и что он дает честное слово не брать больше денег до весны. Теперь из этих денег оставалось 1 200 рублей. Стало быть, семерка червей означала не только проигрыш 1 600 рублей, но и необходимость изменения данному слову. Он с замиранием сердца смотрел на руки Долохова и думал: «Ну, скорей, дай мне эту карту, и я беру фуражку, уезжаю домой ужинать с Денисовым, Наташей и Соней, и уж верно никогда в руках моих не будет карты». В эту минуту домашняя жизнь его, шуточки с Петей, разговоры с Соней, дуэты с Наташей, пикет с отцом и даже спокойная постель в Поварском доме, с такою силою, ясностью и прелестью представились ему, как будто всё это было давно прошедшее, потерянное и неоцененное счастье. Он не мог допустить, чтобы глупая случайность, заставив семерку лечь прежде на право, чем на лево, могла бы лишить его всего этого вновь понятого, вновь освещенного счастья и повергнуть его в пучину еще неиспытанного и неопределенного несчастия. Это не могло быть, но он всё таки ожидал с замиранием движения рук Долохова. Ширококостые, красноватые руки эти с волосами, видневшимися из под рубашки, положили колоду карт, и взялись за подаваемый стакан и трубку.
