Τι είναι ο πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός;

Όλοι οι μαγνητικοί πυρήνες διαθέτουν μια ιδιότητα που ονομάζεται πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός ή NMR, όταν βρίσκονται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο και όταν πληρούνται ορισμένες άλλες συνθήκες.Μια σειρά διαφορετικών τύπων τεχνολογίας έχει αναπτυχθεί σύμφωνα με αυτές τις αρχές.Αυτές περιλαμβάνουν διάφορους τύπους ιατρικής απεικόνισης και φασματοσκοπίας.

Ο πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός εξαρτάται από το γεγονός ότι όταν ένας ταλαντευόμενος ηλεκτρομαγνητικός παλμός εφαρμόζεται σε πυρήνες μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, οι μεμονωμένοι πυρήνες απορροφούν ενέργεια και στη συνέχεια απελευθερώνουν αυτή την ενέργεια σε συγκεκριμένα πρότυπα.Το πρότυπο της απορρόφησης και της απελευθέρωσης ενέργειας εξαρτάται από τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου καθώς και από ορισμένες άλλες μεταβλητές.Με την εξέταση αυτών των μοτίβων, οι φυσικοί είναι σε θέση να διερευνήσουν τις κβαντικές μηχανικές ιδιότητες των ατομικών πυρήνων.Οι χημικοί μπορούν να χρησιμοποιήσουν την τεχνολογία NMR για να διερευνήσουν τη χημική και δομική σύνθεση των δειγμάτων και στην ιατρική, η τεχνολογία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού αποτελεί τη βάση ενός συχνά χρησιμοποιούμενου τύπου εξοπλισμού ιατρικής απεικόνισης.

.Όταν καθορίζεται εάν ένας δεδομένος ατομικός πυρήνας έχει περιστροφή, υπολογίζεται ο αριθμός των νουκλεονίων στο άτομο.Το νουκλεόν είναι το συλλογικό όνομα που δίνεται στα πρωτόνια και τα νετρόνια.Εάν ο αριθμός των πρωτονίων και των νετρονίων σε έναν πυρήνα είναι ένας περίεργος αριθμός, η ποσότητα περιστροφής των πυρήνων έχει μεγαλύτερη από μηδέν.Αυτός ο πυρήνας λέγεται ότι διαθέτει την ιδιοκτησία του Spin.Οποιοσδήποτε πυρήνας που διαθέτει περιστροφή μπορεί να εξεταστεί χρησιμοποιώντας την τεχνολογία NMR.Η ανάλυση ενός φάσματος NMR από έναν χημικό, για παράδειγμα, μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με τους διάφορους τύπους χημικών ουσιών που υπάρχουν μέσα σε ένα δείγμα, καθώς και τη δομή των διαφόρων μορίων που υπάρχουν.Η φασματοσκοπία NMR έχει, για παράδειγμα, καθοριστική για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι νουκλεϊνικές οξές και οι πρωτεΐνες είναι δομημένες και παρέχει επίσης ενδείξεις για τον τρόπο λειτουργίας αυτών των μορίων.στη δύναμη του μαγνητικού πεδίου που εφαρμόζεται σε αυτά.Όταν ένα δείγμα τοποθετείται μέσα σε ένα ταλαντευόμενο μαγνητικό πεδίο, οι συχνότητες συντονισμού των πυρήνων εντός του δείγματος ποικίλλουν ανάλογα με το πού βρίσκονται εντός αυτού του πεδίου.Αυτές οι παραλλαγές μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία μιας εικόνας του ίδιου του δείγματος.

Στην ιατρική, αυτή η τεχνική είναι κοινώς γνωστή ως απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού ή MRI.Αυτός ο εξοπλισμός ιατρικής απεικόνισης χρησιμοποιεί μαγνητικά πεδία για να ευθυγραμμίσει τα άτομα υδρογόνου που υπάρχουν στο νερό.Δεδομένου ότι το ανθρώπινο σώμα περιέχει ένα μεγάλο ποσοστό νερού, η ευθυγράμμιση των ατόμων υδρογόνου με αυτόν τον τρόπο παράγει αρκετές πληροφορίες για να δημιουργήσει μια εικόνα της εσωτερικής δομής του σώματος.Η κατοχή του Spin είναι μια σημαντική έννοια σε αυτήν την τεχνολογία.Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα άτομα υδρογόνου, τα οποία περιστρέφονται, ανταποκρίνονται διαφορετικά σε μαγνητικά πεδία ανάλογα με τα άλλα είδη μορίων με τα οποία συνδέονται και ακόμη και τα είδη μορίων που τοποθετούνται κοντά.

Η τεχνολογία NMR έχει πολλές άλλες θεωρητικές και πρακτικές εφαρμογές.Οι βιομηχανίες πετρελαίου και φυσικού αερίου χρησιμοποιούν την τεχνολογία NMR για να βοηθήσουν στην εξερεύνηση του βράχου της Γης για να εντοπίσουν καταθέσεις αυτών των καυσίμων.Μία από τις σημαντικότερες χρήσεις της τεχνολογίας NMR στην εξέταση των δειγμάτων είναι ότι γίνεται χωρίς να καταστραφεί το δείγμα.Αυτό σημαίνει ότι οι δοκιμές NMR μπορούν να πραγματοποιηθούν σε δείγματα που είναι ευαίσθητα ή επικίνδυνα με πολύ μειωμένο κίνδυνο.