Kỹ thuật cộng hưởng từ hạt nhân

Buzz

Nội dung bài viết

Khám phá lịch sử

Nguyên lý cơ bản của cộng hưởng từ hạt nhân

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)

NMR trong mẫu lỏng

NMR trong mẫu rắn

Các đồng vị dùng trong phân tích NMR

Ứng dụng của NMR

Xem thêm

Kỹ thuật cộng hưởng từ hạt nhân (viết tắt là NMR-Nuclear Magnetic Resonance) là hiện tượng mà một hạt nhân nguyên tử trong từ trường sẽ hấp thụ hoặc phát ra bức xạ điện từ. Phương pháp này cũng được áp dụng trong nhiều nghiên cứu phân tử.

Các hạt nhân chứa số lẻ proton hoặc neutron đều có mômen từ và động lượng nội tại. Các hạt nhân phổ biến nhất trong nghiên cứu là hydro-1 (đồng vị phổ biến nhất trong tự nhiên) và cacbon-13, nhưng cũng có thể là từ các đồng vị khác như N, F, P, O, Si, B, Na, Cl, Pt.

Tần số cộng hưởng từ hạt nhân của một chất phụ thuộc trực tiếp vào cường độ từ trường áp dụng, theo phương trình tần số tiến động Larmor.

Khám phá lịch sử

Kỹ thuật cộng hưởng từ hạt nhân lần đầu được Isidor Rabi mô tả vào năm 1938 và được củng cố qua các thí nghiệm của Stern-Gerlach. Nhờ phát minh này, Rabi đã được trao giải Nobel Vật lý năm 1944. Sau đó, Felix Bloch và Edward Mills Purcell cùng nhận giải Nobel Vật lý năm 1952 nhờ phát triển phương pháp ứng dụng NMR cho các mẫu chất lỏng và rắn. Trước đó, Yevgeny Zavoisky đã quan sát hiện tượng này vào năm 1941, nhưng do thí nghiệm của ông không thể tái hiện nên không được công nhận.

Rabi, Bloch và Purcell nhận ra rằng các phân tử như (1H và 31P) trong môi trường từ tính có thể hấp thụ năng lượng từ tần số radio (radiofrequence) và dẫn đến hiện tượng cộng hưởng từ.

Sự phát triển của kỹ thuật NMR là một bước ngoặt quan trọng trong phân tích hóa học và sinh hóa, đồng thời mở đường cho sự ra đời của công nghệ chụp cộng hưởng từ (MRI) hiện đại.

Nguyên lý cơ bản của cộng hưởng từ hạt nhân

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)

Phổ NMR được xây dựng từ việc ghi lại quá trình cộng hưởng từ do các hạt nhân có spin khác 0 tạo ra khi bị kích thích bởi sóng radio RF trong từ trường bên ngoài. Quá trình này làm xuất hiện sự khác biệt về trạng thái spin và mức năng lượng của các hạt nhân.

Tần số cộng hưởng (tần số Larmor) $ν_{0}$

{displaystyle u {0}} tỷ lệ thuận với cường độ từ trường

B_{0}

ν_{0} = \frac{γ}{2 π} B_{0}

với là hệ số gyromagnetic (hay còn gọi là magnetogyric).

phổ NMR của phân tử ethanal

NMR trong mẫu lỏng

NMR trong mẫu rắn

Các đồng vị dùng trong phân tích NMR

H spin 1/2, H spin 1, C spin-1/2, N spin-1, N spin-1/2, O spin-5/2, F spin-1/2, P spin-1/2,....

Ứng dụng của NMR

MRI - Chụp cộng hưởng từ - Magnetic Resonance Imaging

Theovi.wikipedia.org

Copy link

Nội dung được phát triển bởi đội ngũ Mytour với mục đích chăm sóc khách hàng và chỉ dành cho khích lệ tinh thần trải nghiệm du lịch, chúng tôi không chịu trách nhiệm và không đưa ra lời khuyên cho mục đích khác.

Nếu bạn thấy bài viết này không phù hợp hoặc sai sót xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email [email protected]

Các câu hỏi thường gặp

Kỹ thuật cộng hưởng từ hạt nhân là gì và ứng dụng của nó?

Kỹ thuật cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) là hiện tượng mà hạt nhân trong từ trường hấp thụ hoặc phát ra bức xạ điện từ, có ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu phân tử và chẩn đoán hình ảnh y tế.

Ai là những người phát minh và phát triển kỹ thuật NMR?

Isidor Rabi mô tả NMR lần đầu vào năm 1938, và sau đó Felix Bloch và Edward Mills Purcell nhận giải Nobel năm 1952 nhờ phát triển phương pháp ứng dụng NMR trong mẫu lỏng và rắn.

Tần số cộng hưởng từ hạt nhân phụ thuộc vào yếu tố nào?

Tần số cộng hưởng từ hạt nhân phụ thuộc vào cường độ từ trường áp dụng, theo phương trình tần số tiến động Larmor, tỷ lệ thuận với cường độ từ trường được sử dụng.

Có những đồng vị nào thường được sử dụng trong NMR?

Các đồng vị thường được sử dụng trong NMR bao gồm hydro-1 (1H), cacbon-13 (13C), nitơ (15N), oxy (17O), và phốt pho (31P), mỗi đồng vị có tính chất spin khác nhau.

NMR có vai trò gì trong lĩnh vực phân tích hóa học?

NMR đóng vai trò quan trọng trong phân tích hóa học và sinh hóa, giúp xác định cấu trúc phân tử, phân tích hỗn hợp hóa học và là cơ sở cho công nghệ chụp cộng hưởng từ (MRI).