Միջուկային մագնիսական ռեզոնանս

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանս (ՄՄՌ), էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտների ռեզոնանսային կլանումը մագնիսական մոմենտ ունեցող միջուկներով․ տեղի է ունենում պինդ, հեղուկ և գազային նյութերում։ Ռադիոսպեկտրոսկոպիայի հիմնական մեթոդներից է և բնույթով նման է էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանսին։ Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի հետևողական ուսումնասիրությունն սկսվեց 1946 թվականից, երբ ամերիկյան ֆիզիկոսների երկու խմբեր՝ Ֆ․ Բլոխի և է․ Պարսելի ղեկավարությամբ միաժամանակ, միմյանցից անկախ հայտնաբերեցին պրոտոնների մագնիսական ռեզոնանսի երևվույթը պարաֆինում և ջրում։

Բրուկեր 700 Մհց. Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի (ՄՄՌ) սպեկտրոմետրեր

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսն նկատելի է ${\overrightarrow {H_{0}}}$ ուժեղ հաստատուն մագնիսական դաշտում, որին վերադրվում է ավելի թույլ, ռադիոհաճախային ${\overrightarrow {H_{1}}}$ մագնիսական դաշտ։ μ մագնիսական մոմենտ ունեցող միջուկների և ${\overrightarrow {H_{0}}}$ մագնիսական դաշտի փոխազդեցությունը առաջացնում է μ մոմենտի լարմորյան պրեցեսիա ${\overrightarrow {H_{0}}}$-ի շուրջը՝ ω₀=γ${\overrightarrow {H_{0}}}$ հաճախականությամբ (γ-ն գիրոմագնիսական հարաբերությունն է՝ միջուկների տվյալ տեսակի համար բնութագրական մեծություն)։

Պրեցեսիայի հաճախականությունը միջուկներից շատերի համար ${\overrightarrow {H_{0}}}$}= 10⁴ գս դաշտում 1-10 Մհց է։ μ-ն և ${\overrightarrow {H_{0}}}$-֊ն պարունակող հարթության մեջ ${\overrightarrow {H_{0}}}$-ին ուղղահայաց կիրառվող լրացուցիչ ${\overrightarrow {H_{1}}}$ մագնիսական դաշտը ձգտում է մեծացնել μ-ի և ${\overrightarrow {H_{0}}}$-ի կազմած θ անկյունը։ Եթե ${\overrightarrow {H_{1}}}$-ը μ-ի պրեցեսիային համաժամ պտտվի H_0^-ի շուրջը, ապա θ անկյունը անընդհատ կմեծանա։ Ռեզոնանսային հաճախականության ռադիոհաճախային մագնիսական դաշտը կառաջացնի միջուկային մագնիսացվածության պրեցեսիոն շարժում, որը նկատվում է հետազոտվող նյութը շրջապատող կոճում ինդուկցիայի էլշու-ի մակածմամբ։ Այս էֆեկտն այնքան էլ մեծ չէ և հաջողվում է հայտնաբերել 10¹⁷-10²¹ միջուկ պարունակող նմուշներում։

Բարդ նյութերի լուծույթներում Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսիի սպեկտրները բաղկացած են բազմաթիվ գծերից։ Այդ պայմանավորված է քիմիական շեղումով (միջուկը շրջապատող էլեկտրոնների և Н₀ դաշտի փոխազդեցության հետևանք է) և սպին-սպինային փոխազդեցությամբ (պինդ նյութերում և մածուցիկ հեղուկներում այդ փոխազդեցությունը ուղղակի է)։ Միջուկների սպինները նյութում փոխազդում են իրար և միջավայրի հետ։ Այդ բերում է ջերմային հավասարակշռության՝ ռելաքսացիայի։ Ռելաքսացիայի սպինցանցային՝ T₁ և սպին-սպինային՝ T₂ ժամանակների հակադարձ արժեքները պայմանավորում են սպեկտրային գծի լայնությունը։ Պինդ նյութերում Т₂ փոքր է (~10⁻⁴ վայրկյան) և ռեզոնանսային գծերը՝ լայն։ Լայն գծերի միջուկային մագնիսական ռեզոնանսիի սպեկտրների միջոցով որոշում են միջուկների փոխադարձ դիրքորոշումը և հեռավորությունը։ 1980 թվականին մշակված նոր տեխնիկան հնարավորություն է ընձեռում ստանալ նեղ գծերով (բարձր լուծունակության) միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային սպեկտրներ բյուրեղական նյութերի համար բնականոն վիճակում։ Դյուրաշարժ հեղուկներում սպին-սպինային ուղղակի փոխազդեցությունը վերանում է, և նշանակալի է դառնում միջուկները կապող էլեկտրոններով իրականացող անուղղակի փոխազդեցությունը, որը կախված չէ ${\overrightarrow {H_{0}}}$-ից։ Այդ հեղուկներում $aI=1/2$ սպինով միջուկների համար ստացվում են նեղ գծերով միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի սպեկտրներ։ Եթե միջուկները համարժեք վիճակում են, ապա ստացվում են եզակի սինգլետ գծեր (С₆Н₆, C₆H₁₂, H₃Օ և այլն)։ Տարբեր վիճակներում գտնվող միջուկներ պարունակող միացության սպեկտրները բաղկացած են տարբեր գծերից, որոնց հեռավորությունը՝ քիմիական շեղումը կախված է Н₀ դաշտի արժեքից։ Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի սպեկտրների վերլուծությունը պատկերացում է տալիս հեղուկների, պինդ նյութերի և մոլեկուլների կառուցվածքի մասին։ Այն օրգանական մոլեկուլների կառուցվածքի որոշման տարածված եղանակ է։ Միջուկային մագնիսական ռեզոնանասը կիրառվում է քիմիական ռեակցիաների մեխանիզմը և կինետիկան ուսումնասիրելու, մագնիսական դաշտը չափող և կայունացնող սարքեր պատրաստելու համար և այլ նպատակներով։

Արտաքին հղումներ

• Միջուկային մագնիսական ռեզոնանս - Ֆիզիկայի ֆեյնմանյան դասախոսություններ

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 7, էջ 600)։