Alkalmazott spektroszkópia

Hasonló dokumentumok
Alkalmazott spektroszkópia Serra Bendegúz és Bányai István

Az NMR képalkotás alapjai. Bányai István Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék DE, TEK

Mágneses módszerek a mőszeres analitikában

Mágneses módszerek a műszeres analitikában

Vezetők elektrosztatikus térben

Magnesia. Itt találtak már az ókorban mágneses köveket. Μαγνησία. (valószínű villámok áramának a tere mágnesezi fel őket)

A nehézfémek növényi vízháztartásra gyakorolt hatásának vizsgálata Mágneses Rezonancia készülékkel. Készítette: Jakusch Pál Környezettudós

Fizika II minimumkérdések. A zárójelben lévő értékeket nem kötelező memorizálni, azok csak tájékoztató jellegűek.

AZ ELEKTRON MÁGNESES MOMENTUMA. H mágneses erœtérben az m mágneses dipólmomentummal jellemzett testre M = m H forgatónyomaték hat.

Biomolekuláris szerkezeti dinamika

M N. a. Spin = saját impulzus momentum vektor: L L nagysága:

palkotás alapjai Bányai István Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék DE, TEK

Kvantummechanika gyakorlat Beadandó feladatsor Határid : 4. heti gyakorlatok eleje

A spin. November 28, 2006

Molekulák mozgásban a kémiai kinetika a környezetben

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Energiatételek - Példák

MÁGNESES MAGREZONANCIA A KÉMIÁBAN, GYÓGYSZERÉSZETBEN, ORVOSTUDOMÁNYBAN

Magmágneses rezonancia (NMR) és elektronspinrezonancia (ESR) alapjai

24/04/ Röntgenabszorpciós CT

Geofizikai kutatómódszerek I.

Dóczy-Bodnár Andrea október 3. Magmágneses rezonancia (NMR) és elektronspinrezonancia (ESR) alapjai

Fizika 1 Elektrodinamika beugró/kis kérdések

MÁGNESES MAGREZONANCIA A KÉMIÁBAN, GYÓGYSZERÉSZETBEN, ORVOSTUDOMÁNYBAN


Bevezetés az elméleti zikába

Rezgőmozgás. A mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele

1. ábra. 24B-19 feladat

Lendület. Lendület (impulzus): A test tömegének és sebességének szorzata. vektormennyiség: iránya a sebesség vektor iránya.

Mi mindenről tanúskodik a Me-OH néhány NMR spektruma

A +Q töltés egy L hosszúságú egyenes szakasz mentén oszlik el egyenletesen (ld ábra ábra

Lagrange és Hamilton mechanika

Bevezetés a görbe vonalú geometriába

Mágneses monopólusok?

A Hamilton-Jacobi-egyenlet

0) I=0 I=1/2 I=k (k=1,2,..) töltéssel forog (I=1/2)

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

Merev testek kinematikája

alapvető tulajdonságai

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Atomok és molekulák elektronszerkezete

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

FIZIKA II. Dr. Rácz Ervin. egyetemi docens

1D multipulzus NMR kísérletek

Készítette: NÁDOR JUDIT. Témavezető: Dr. HOMONNAY ZOLTÁN. ELTE TTK, Analitikai Kémia Tanszék 2010

Kirchhoff 2. törvénye (huroktörvény) szerint az áramkörben levő elektromotoros erők. E i = U j (3.1)

January 16, ψ( r, t) ψ( r, t) = 1 (1) ( ψ ( r,

Q 1 D Q 2 (D x) 2 (1.1)

Irányításelmélet és technika I.

N I. 02 B. Mágneses anyagvizsgálat G ép A mérés dátuma: A mérés eszközei: A mérés menetének leírása:

Néhány mozgás kvantummechanikai tárgyalása

Szerves vegyületek szerkezetfelderítése NMR spektroszkópia

Rádióspektroszkópiai módszerek

Biomolekuláris szerkezeti dinamika

FIZIKA II. Az áram és a mágneses tér kapcsolata

3.1. ábra ábra

1. fejezet. Gyakorlat C-41

MateFIZIKA: Pörgés, forgás, csavarodás (Vektorok és axiálvektorok a fizikában)

Sohár Pál Varázslat, amitől láthatóvá válnak és életre kelnek a molekulák: Az NMR spektroszkópia

Radiokémia vegyész MSc radiokémia szakirány Kónya József, M. Nagy Noémi: Izotópia I és II. Debreceni Egyetemi Kiadó, 2007, 2008.

Magmágneses rezonancia. alapjai. Magmágneses rezonanciához kapcsolódó Nobel-díjak. γ N = = giromágneses hányados. v v

Mágneses rezonanciás képalkotás AZ MRI elve, fizikai alapok

Úton az elemi részecskék felé. Atommag és részecskefizika 2. előadás február 16.

Mágneses szuszceptibilitás mérése

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

Fizikai kémia Részecskék mágneses térben, ESR spektroszkópia. Részecskék mágneses térben. Részecskék mágneses térben

Molekuláris dinamika I. 10. előadás

Fizika 1 Elektrodinamika belépő kérdések

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

2, = 5221 K (7.2)

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

Mágneses momentum, mágneses szuszceptibilitás

NMR spektroszkópia (Nuclear Magnetic Resonance) Mágneses (atom)magrezonancia Spektroszkópia

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Bevezetés a részecske fizikába

Hogyan bírhatjuk szóra a molekulákat, avagy mi is az a spektroszkópia?

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (e) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: december 3. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Fizikai kémia 2. ZH V. kérdések I. félévtől

Az elméleti mechanika alapjai

Az MR(I) módszer elve. Dr.Fidy Judit 2012 március 7

Elektronspinrezonancia (ESR) - spektroszkópia

Elektrosztatikus számítások. Elektrosztatikus számítások. Elektrosztatikus számítások. Elektrosztatikus számítások Definíciók

Mindkét oldal divergenciáját véve, és kihasználva a másik E térre vonatkozó egyenletet, Laplace-egyenletet kapunk:

2015/16/1 Kvantummechanika B 2.ZH

-2σ. 1. A végtelen kiterjedésű +σ és 2σ felületi töltéssűrűségű síklapok terében az ábrának megfelelően egy dipól helyezkedik el.

Tárgymutató. dinamika, 5 dinamikai rendszer, 4 végtelen sok állapotú, dinamikai törvény, 5 dinamikai törvények, 12 divergencia,

Van-e a vákuumnak energiája? A Casimir effektus és azon túl

FIZIKA II. Az áram és a mágneses tér kapcsolata

Medical Imaging Mágneses rezonancia (MR, MRI, NMR) x B. Makroszkopikus tárgyalás

Az (N)MR(I) módszer elve

Kvantummechanikai alapok I.

O ( 0, 0, 0 ) A ( 4, 0, 0 ) B ( 4, 3, 0 ) C ( 0, 3, 0 ) D ( 4, 0, 5 ) E ( 4, 3, 5 ) F ( 0, 3, 5 ) G ( 0, 0, 5 )

Dinamika. A dinamika feladata a test(ek) gyorsulását okozó erők matematikai leírása.

Stern Gerlach kísérlet. Készítette: Kiss Éva

Enzimreakciók Aktiválási energia számítások Bevezetés a kinetikába. OH - + CH 3 Cl HO...CH HOCH 3 + Cl -

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

Látogatás a BGU-n: jégkorszakokról a sivatagban

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Dia 1 /39

Modern Fizika Labor. 12. Infravörös spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 04. A mérés száma és címe: Értékelés:

Morfológiai képalkotó eljárások CT, MRI, PET

Átírás:

Alkalmazott spektroszkópia 009 Bányai István

MR és a fémionok: koordinációs kémiai alkalmazások Bányai István Debreceni Egyetem TEK Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék

A mágnesség A mágneses erő: F pp 1 r pp 1 = C ( F = C ) C = áll r r r A mágneses dipólus momentum: m = pl ( m= pl) Ahol p a póluserősség [Wb] vagy [Vs] A mágneses térerősség: a p elemi mágneses töltésre ható erő mágneses térben arányos annak nagyságával: F = Hp ahol H a mágneses tér erőssége M = mh A mágneses dipólust az M forgatónyomaték f H irányába forgatja φ=0

Mágnesség B M = m V A térfogategységre eső mágneses momentum: mágnesezettség vektor v. mágneses polarizáció M=κ H A H mágneses tér képes polarizálni az anyagokat κ = szuszceptibilitás Az áram mágneses tere B= μh B a mágneses indukció vektor μ = mágneses permeábilitás

Haladó mozgás: Mozgások 1 1 Etot = Ekin + V = mv + V dp p = mv = F ewton törvényei dt Forgó mozgás: J = Iω d J dt = M

Mozgások Ω f = ω f Példák: d H Ψ= EΨ H = + V m dx P Ψ = pψ P = i d dx Impulzus operátor A kvantummechanika nem más mint valamely operátor sajátfüggvényeinek meghatározását célzó erőfeszítés

Még példa Egy gömb alakú test forgó mozgása: ( Ψ) ( Ψ) 1 Ψ= + + ΛΨ+V r r r r r = állandó =R 3 Y1, ± 1 = m l 8π 1 l és m l ahol m l = l.-l 1 Ψ 1 ΛΨ= + sinθ φ sin Θ φ sinθ θ θ IEΨ ΛΨ= I = mr im sin e l φ E= l( l+ 1) l = 01,,,... θ I J E = I Degenerált, de nem mágneses térben m Ψ = EΨ J= l( l+ 1) l= 0, 1,,...

Az atommag Az atommagnak is van pályája és spinje, sőt töltése is. Ha egy töltött testnek van eredő impulzus momentuma, Akkor ahhoz mágneses momentum is csatlakozik: μ= g e = γ m J J Mivel a J kvantált így a mágneses momentum is μ= g e + = μ + = m I ( I 1) g I ( I 1) I 0, 1/, 1, 3/,... p μ = M M = I, I+ 1, 0,... I 1, I z l l A mágneses momentum soha nem lehet egyenlő saját z komponensével!

Atommag Mágneses térben a magspin szerint egy közel parallel es egy közel anti-parallel beállás alakulhat ki, ha I =1/. Az utóbbi energiája nagyobb. E = μ B0 = γjz B0 = γmi B0 MI = I, I + 1,... I 1, I z M l = -1/ ΔE =γ ΔM l B 0 ΔM l = 1 ν = γ / π B0 M l = 1/ B 005.05.0 0 diffúzió ami 1 H magra 100 MHz.3 T téren, Larmor precesszió

Atommag 3 ω = γ B 0 z M 0 M y B 0 x B 0

A primer adat (FID) B 0 1. Larmor precesszió B 0. incs precesszió B 1 körül mert mágneses momentumnak az értékei kvantáltak.

T -relaxáció utáció lenne, de a forgó koordináta-rendszerben ez nem látszik. 1. gerjesztés. Impulzus vége. Az energialeadás nélküli (T ) BLCH klasszikus megközelítése

Az MR spektrum egyenlete Bloch-egyenletek d M z ( M0 Mz) = γ Bv 1 + dt T du dt dv dt = ( ω ω ) v o i 1 u T v = ( ω ω ) u + γbm 1 T o i z Forgó koordinátarendszer B 1 x irányú M x = u ; M y = v Megoldása stacionárius állapotokra. Egy jelre on resonace B 1 = 0 esetén a FID!!!!!

FID és spektrum Lineáris egyenletrendszerként LW = 1 π T - Fourier-transzformáció iωt f ( ω) = fte () dt - fázis korrekció

A relaxáció oka Mágneses gerjesztés csak mágneses kölcsönhatás útján szűnhet meg.

MR jelalak elemzés T skála Koherencia átvitel: A B A B Új relaxációs út Alsó határ: lw Cca. 1 Hz A B Felső határ: Δδ Max. 10 5 Hz A B

Bloch-McConnel egyenletek dv = n i obs obs kji vj kij vi d t j= 1 j i ( ) Azt fejezi ki, hogy mindkét esemény ront a fázison, egy jó távozik és egy rossz jön. dv 1 n n i = ( ω0 ωi) ui ( vi + kijvi + kjivj ) + γbm 1 zi ( ) dt Ti j= 1 j= 1 j 1 j 1 dv dt du dt 1 z beillesztés = R v w u +γ B M Az összes v mágnesezettségre = R u + w u Az összes u mágnesezettségre dm dt z = R M + M TP + γbv 1 z 0 1 1 Az összes z mágnesezettségre

A mátrixok I. dv 1 n n i = ( ω0 ωi) ui ( + kijvi + kjivj) + γbm 1 z( i) dt T i j= 1 j= 1 j 1 j 1 R = T + K T = 1/ T 0 0 1 0 1/ T 0 i 0 0 0 0 1/ T w (kémiai eltolódás) w = w ω 0 1 x 0 0 0 w ω x 0 0 0 0 0 0 w0 ω x

A mátrixok II. k CA k AC A k BA k AB K ( k + k ) k k AB AC BA CA = k ( k + k ) k AB BC BA CB k k ( k + k ) AC BC CA CB C k CB k BC B [ ] da dt db [ ] dt dc [ ] dt [ ] [ ] [ ] = ( k + k ) A + k B + k C AB AC BA CA [ A ] ( )[ B] [ C] = k k + k + k AB BA CA CB [ A] [ B ] ( )[ C] = k + k k + k AC BC CA CB

Kinetikai alaptörvények Mikroszkópikus reverzíbilitás: A helyesen megszerkesztett kinetikai mátrix oszlopai elemeinek összege zérus. Részletes egyensúlyok (Markov-egyenlet): kc = kc ij i ji j A Bloch-egyenletek megoldása V 1 = Iv = γ BM 1 0 R + wr w P

MR jelalak elemzés T skála C HC Koherencia átvitel: A B A B Új relaxációs út Alsó határ: lw Cca. 1 Hz A B Felső határ: Δδ Max. 10 5 Hz A B

H H 8 7 H core c c1 1 3 H G0 6 5 4 5' 6' H G1 7' 8' H H

1 H MR of a generation 1 PAMAM dendrimer (terminal group is -H ) 3.30 3.0 3.10 3.00.90.80 (ppm).70.60.50.40.30.0 using a standard instrument setting 3.30 3.0 3.10 3.00.90.80 (ppm).70.60.50.40.30.0

1 H- 1 H- és és 13 13 C- C- MR MR spektrumok spektrumok 3.9 3.8 3.7 3.6 3.5 3.4 3.3 3. 3.1 3.0.9.8.7.6.5.4.3..1 (ppm) 180 178 176 174 17 54 5 50 48 46 44 4 40 38 36 34 3 30 8 (ppm) (ppm)

Egy Egy kicsit kicsit nagyobb nagyobb dendrimer dendrimer c c1-1 1 3 H A 4 0 6 H 5 8 7 B 1 9 C 10 H 11 1 14 3' H 13 D H 15 16 18 3 17 H E H 19 0 H 4 F 1 H G H H

Egy Egy kicsit kicsit nagyobb nagyobb dendrimer dendrimer c1-1 1 c'1 1 H: 146 13 C(H ): 68 13 C(): 56 A H 3 4 5,9,13 6,10,14 B,C,D 0,1,,3 M = 0 kda ph > 7 18 negatív töltés Tercier nitrogének száma: 60 H 7,11,15 8,1,16 17 18 H E 4 H 0 19 H 4' H F 1 G H H

éhány MR aktív mag uclei Rezonancia fr. előford et Spin (MHz/T) Q/(10-30 m ) érz/13c 103 Rh 3.17 100 1/ -1.3 0 0.188 7 Al 6.7 100 5/ 11.1 3.64 10 51 V 6.33 97.5 7/ 11. 1 50 3 a 6.4 100 3/ 11.7 10.4 545 195 Pt 1.8 33.8 1/ 5.84 0 0.7 05 Tl 58.1 70.5 1/ 15.7 0 836 43 Ca, 6.74 0.14 7/ -1.8-6.7 0.05 em MR aktív, ha páros a protonok és neutronok száma Ha páratlan a protonok és páros a neutronok száma egész spin Ha páratlan mindkettő, akkor feles spin

03 Tl MR (Tóth Imre, Mihail Maliarik)

Szimuláció

195 Pt MR

Szimulált spektrum

Az első D 03Tl-MR

Szimuláció

Al citrát

103 Rh MR

05 Tl MR: Tl 3+ -Cl, Br rendszer Sebességi egyenletek: w 1 = k 1 [TlX i ][X] i =1,,3 w = k [TlX i ][TlX i+1 ] i = 0,1, w 3 = k 3 [TlX i-1 ][TlX i+1 ] i = 0,1 illesztett paraméterek: δ, lw C(ν 0, k ij )- R, T Tl V = const C = R = R K + + C 1 wr P 1 1/ T* w d[ TlX i ] = dt K[ TlX i ]