Vad är kärnmagnetisk resonans?

Alla magnetiska kärnor har en egenskap som kallas kärnmagnetisk resonans, eller NMR, när de ligger inom ett magnetfält och när vissa andra förhållanden uppfylls.En rad olika typer av teknik har utvecklats enligt dessa principer.Dessa inkluderar olika typer av medicinsk avbildning och spektroskopi.

Kärnmagnetisk resonans hänger på det faktum att när en oscillerande elektromagnetisk puls appliceras på kärnor inom ett magnetfält, absorberar individuella kärnor energi och släpper sedan den energi i specifika mönster.Mönstret för energiabsorption och frisättning beror på styrkan hos magnetfältet såväl som vissa andra variabler.Genom att undersöka dessa mönster kan fysiker undersöka kvantmekaniska egenskaper hos atomkärnor.Kemister kan använda NMR-teknik för att undersöka provernas kemiska och strukturella sammansättning, och inom medicin är kärnmagnetisk resonanssteknik grunden för en ofta använt typ av medicinsk avbildning.

All NMR-teknik förlitar sig också på en egenskap som heter Spin Spin.Vid bestämning av om en given atomkärnor har snurr räknas antalet nukleoner i atomen.Nukleon är det kollektiva namnet som ges till protoner och neutroner.Om antalet protoner och neutroner i en kärna är ett udda antal, är mängden snurr som kärnorna har större än noll.Den kärnan sägs därför ha egendom till snurr.Varje kärna som har snurr kan undersökas med NMR -teknik.

I kärnmagnetisk resonansspektroskopi används en maskin som kallas en kärnmagnetisk resonansspektrometer för att erhålla information om typ, antal och arrangemang av kärnor inom ett givet prov.Analys av ett NMR -spektrum av en kemist, till exempel, kan ge information om de olika typerna av kemikalier som finns i ett prov, liksom strukturen för de olika molekylerna som finns.NMR -spektroskopi har till exempel bidragit till att förstå hur nukleinsyror och proteiner är strukturerade och ger också ledtrådar om hur dessa molekyler fungerar.

Grunden för kärnmagnetisk resonansavbildning förlitar sig på att resonansfrekvensen för olika molekyler är proportionellatill styrkan hos magnetfältet som appliceras på dem.När ett prov placeras i ett oscillerande magnetfält varierar resonansfrekvenserna för kärnorna i provet beroende på var de ligger inom det fältet.Dessa variationer kan sedan användas för att bygga upp en bild av själva provet.

I medicin är denna teknik vanligtvis känd som magnetisk resonansavbildning eller MRT.Denna medicinska avbildningsutrustning använder magnetfält för att anpassa väteatomerna som finns i vatten.Eftersom människokroppen innehåller en stor del vatten, producerar justering av väteatomer på detta sätt tillräckligt med information för att bygga upp en bild av kroppens inre struktur.Innehavet av snurr är ett viktigt koncept i denna teknik.Detta beror på att väteatomer, som har snurr, svarar annorlunda på magnetfält beroende på vilka andra typer av molekyler de är bundna till, och till och med de typer av molekyler de är placerade nära.

NMR -teknik har många andra teoretiska och praktiska tillämpningar.Petroleums- och naturgasindustrin använder NMR -teknik för att hjälpa till att utforska jordens sten för att hitta avlagringar av dessa bränslen.En av de viktigaste användningarna av NMR -teknik vid undersökning av prover är att det görs utan att förstöra provet.Detta innebär att NMR -test kan utföras på prover som är känsliga eller farliga med mycket reducerad risk.