Hva er kjernemagnetisk resonans?

Alle magnetiske kjerner har en egenskap som kalles nukleær magnetisk resonans, eller NMR, når de er innenfor et magnetfelt, og når visse andre forhold er oppfylt.En rekke forskjellige typer teknologi er utviklet i henhold til disse prinsippene.Disse inkluderer forskjellige typer medisinsk avbildning og spektroskopi.

Nukleær magnetisk resonans henger sammen med det faktum at når en oscillerende elektromagnetisk puls brukes på kjerner i et magnetfelt, absorberer individuelle kjerner energi, og frigjør deretter den energien i spesifikke mønstre.Mønsteret for energiabsorpsjon og frigjøring avhenger av styrken til magnetfeltet så vel som visse andre variabler.Ved å undersøke disse mønstrene er fysikere i stand til å undersøke kvantemekaniske egenskaper til atomkjerner.Kjemikere kan bruke NMR-teknologi for å utforske den kjemiske og strukturelle sammensetningen av prøver, og i medisin er kjernemagnetisk resonanseteknologi grunnlaget for en ofte brukt type medisinsk avbildningsutstyr.

All NMR-teknologi er også avhengig av en eiendom som kalles spinn.Når du bestemmer om en gitt atomkjerner har spinn, telles antallet nukleoner i atomet.Nukleonen er det kollektive navnet som er gitt til protoner og nøytroner.Hvis antallet protoner og nøytroner i en kjerne er et oddetall, er mengden spinn kjernene har større enn null.Den kjernen sies derfor å ha egenskapen til spinn.Enhver kjerne som besitter spinn, kan undersøkes ved bruk av NMR -teknologi.

I nukleær magnetisk resonansspektroskopi brukes en maskin som kalles et nukleært magnetisk resonansspektrometer for å få informasjon om typen, antall og arrangement av kjerner i en gitt prøve.Analyse av et NMR -spekter av en kjemiker kan for eksempel gi informasjon om de forskjellige typene kjemikalier som er til stede i en prøve, så vel som strukturen til de forskjellige molekylene som er til stede.NMR -spektroskopi har for eksempel vært medvirkende til å forstå hvordan nukleinsyrer og proteiner er strukturert og gir også ledetråder om hvordan disse molekylene fungerertil styrken til magnetfeltet som brukes på dem.Når en prøve er plassert i et oscillerende magnetfelt, varierer resonansfrekvensene til kjernene i prøven avhengig av hvor de er plassert innenfor det feltet.Disse variasjonene kan deretter brukes til å bygge opp et bilde av selve prøven.

I medisin er denne teknikken ofte kjent som magnetisk resonansavbildning, eller MR.Dette medisinske avbildningsutstyret bruker magnetfelt for å justere hydrogenatomer som er til stede i vann.Siden menneskekroppen inneholder en stor andel vann, gir justering av hydrogenatomer på denne måten nok informasjon til å bygge opp et bilde av kroppens indre struktur.Besittelsen av spin er et viktig konsept i denne teknologien.Dette er fordi hydrogenatomer, som har spinn, reagerer annerledes på magnetfelt avhengig av hvilke andre typer molekyler de er bundet til, og til og med de typer molekyler de er plassert nær.

NMR -teknologi har mange andre teoretiske og praktiske anvendelser.Petroleum og naturgassindustri bruker NMR -teknologi for å hjelpe til med å utforske jordens berg for å lokalisere forekomster av disse drivstoffene.En av de mest betydningsfulle bruksområdene for NMR -teknologi for å undersøke prøver er at det gjøres uten å ødelegge prøven.Dette betyr at NMR -tester kan utføres på prøver som er delikate eller farlige med mye redusert risiko.