ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля

Ме́тод ЯМР с и́мпульсным градие́нтом магни́тного по́ля (ЯМР ИГМП, Pulsed field gradient NMR, PFG NMR) — экспериментальный метод в ЯМР, позволяющий получить непосредственную информацию о перемещениях молекул в пространстве.

Данный метод является модификацией метода ЯМР с постоянным градиентом магнитного поля, который используется для изучения трансляционной подвижности низкомолекулярных соединений с большими коэффициентами самодиффузии. Ограничение по подвижности возникает из-за ограничения по величине постоянного градиента магнитного поля.

В импульсном режиме возможно создание существенно больших по амплитуде значений градиента магнитного поля.

Основы метода

При проведении экспериментов методом ЯМР ИГМП регистрируют потерю фазовой когерентности спинов, происходящую за счет их трансляционных перемещений в сильно неоднородном магнитном поле.

Для получения информации о диффузионных процессах анализируют диффузионное затухание, A(<math>\vec{q}</math>,t), — зависимость амплитуды сигнала спинового эхо от параметров градиента магнитного поля <math>\vec{q}</math> и времени t.

Величина <math>\vec{q}</math> определяется выражением:

<math>\vec{q}</math> = (2π)⁻¹γδ<math>\vec{g}</math>,

где γ — гиромагнитное отношение резонирующих ядер, <math>\vec{g}</math> — амплитуда и δ длительность действия градиента магнитного поля.

Диффузионное затухание может быть представлено динамической корреляционной функцией Ван-Хова:

A(<math>\vec{q}</math>,t) = ∫∫ρ(r)P_s(r, r', t)exp(i2πq(r'-r))drdr',

где ρ(r) — начальная плотность сигналов, P_s(r, r', t) — плотность вероятности обнаружения спина при радиус-векторе r' в момент времени t, если в начальный момент времени он находился при r.

Непосредственная связь плотности вероятности P_s(r, r', t) с диффузионным затуханием A(<math>\vec{q}</math>,t) открывает широкие возможности данному методу.

Применение

В настоящее время метод ЯМР ИГМП широко используется для исследования трансляционной подвижности различных молекул и ионов. Метод позволяет выполнять прямое измерение коэффициентов диффузии и относительных долей диффундирующего вещества в различных фазах гетерогенных систем. С помощью метода ЯМР ИГМП можно исследовать пространственную структуру и проницаемость пористых сред и биологических клеток.

Недостатки метода

Необходимость использования ядер с большим (от нескольких миллисекунд и более) временем спин-решеточной релаксации, что затрудняет измерение коэффициентов диффузии ионов с ядрами, имеющими квадрупольный магнитный момент (такие как ²³Na, ¹³³Cs). Поэтому в исследованиях в основном применяется ЯМР на ядрах ¹H, ⁷Li, ¹⁹F, имеющих достаточно длительное время спин-спиновой релаксации.

Примечания

К:Википедия:Изолированные статьи (тип: не указан)

Отрывок, характеризующий ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля

– Еще какой! – сказала она. Но как только она сказала это, другой, новый строй мыслей и чувств поднялся в ней. Что значила улыбка Николая, когда он сказал: «уж выбран»? Рад он этому или не рад? Он как будто думает, что мой Болконский не одобрил бы, не понял бы этой нашей радости. Нет, он бы всё понял. Где он теперь? подумала Наташа и лицо ее вдруг стало серьезно. Но это продолжалось только одну секунду. – Не думать, не сметь думать об этом, сказала она себе и улыбаясь, подсела опять к дядюшке, прося его сыграть еще что нибудь.
Дядюшка сыграл еще песню и вальс; потом, помолчав, прокашлялся и запел свою любимую охотническую песню.
Как со вечера пороша
Выпадала хороша…
Дядюшка пел так, как поет народ, с тем полным и наивным убеждением, что в песне все значение заключается только в словах, что напев сам собой приходит и что отдельного напева не бывает, а что напев – так только, для складу. От этого то этот бессознательный напев, как бывает напев птицы, и у дядюшки был необыкновенно хорош. Наташа была в восторге от пения дядюшки. Она решила, что не будет больше учиться на арфе, а будет играть только на гитаре. Она попросила у дядюшки гитару и тотчас же подобрала аккорды к песне.
В десятом часу за Наташей и Петей приехали линейка, дрожки и трое верховых, посланных отыскивать их. Граф и графиня не знали где они и крепко беспокоились, как сказал посланный.
Петю снесли и положили как мертвое тело в линейку; Наташа с Николаем сели в дрожки. Дядюшка укутывал Наташу и прощался с ней с совершенно новой нежностью. Он пешком проводил их до моста, который надо было объехать в брод, и велел с фонарями ехать вперед охотникам.
– Прощай, племянница дорогая, – крикнул из темноты его голос, не тот, который знала прежде Наташа, а тот, который пел: «Как со вечера пороша».
В деревне, которую проезжали, были красные огоньки и весело пахло дымом.
– Что за прелесть этот дядюшка! – сказала Наташа, когда они выехали на большую дорогу.
– Да, – сказал Николай. – Тебе не холодно?
– Нет, мне отлично, отлично. Мне так хорошо, – с недоумением даже cказала Наташа. Они долго молчали.
Ночь была темная и сырая. Лошади не видны были; только слышно было, как они шлепали по невидной грязи.
Что делалось в этой детской, восприимчивой душе, так жадно ловившей и усвоивавшей все разнообразнейшие впечатления жизни? Как это всё укладывалось в ней? Но она была очень счастлива. Уже подъезжая к дому, она вдруг запела мотив песни: «Как со вечера пороша», мотив, который она ловила всю дорогу и наконец поймала.
– Поймала? – сказал Николай.
– Ты об чем думал теперь, Николенька? – спросила Наташа. – Они любили это спрашивать друг у друга.