Magický úhel otáčení - Magic angle spinning

Rotace v magickém úhlu: Vzorek (modrý) rotuje s vysokou frekvencí uvnitř hlavního magnetického pole (B0). Osa otáčení je nakloněna magickým úhlem θm s ohledem na směr B0.

v nukleární magnetická rezonance, rotace v magickém úhlu (MAS) je technika často používaná k provádění experimentů NMR v pevné fázi spektroskopie a v poslední době tekutý Protonová nukleární magnetická rezonance.[1][2]

Otáčením vzorku (obvykle při frekvenci 1 až 130kHz ) na magický úhel θm (asi 54,74 °, kde cos2θm= 1/3) vzhledem ke směru magnetické pole „normálně široké čáry se zužují, což zvyšuje rozlišení pro lepší identifikaci a analýzu spektra.

V jakékoli zhuštěné fázi zažívá jaderná rotace velké množství interakcí. Hlavní tři interakce (dipolární, chemická posunová anizotropie, kvadrupolární ) často vedou k velmi širokým a nevýrazným liniím. Tyto tři interakce v pevných látkách jsou však závislé na orientaci a lze je průměrovat pomocí MAS. Interakce nukleární dipól-dipól mezi magnetické momenty průměrů jader na nulu pouze v magickém úhlu, θm . The chemická posunová anizotropie, interakce nukleární elektrony, v průměru na nenulovou hodnotu. Kvadrupolární interakce je pouze částečně zprůměrována MAS, která zanechává zbytkovou sekundární kvadrupolární interakci. V kapalinách, např. řešení organická sloučenina, většina z těchto interakcí bude průměrná kvůli rychlému časově průměrovanému molekulárnímu pohybu, ke kterému dochází. Tato průměrná orientace v roztoku je napodobena MAS tělesa. To způsobí, že signál bude mnohem užší, což povede k izotropní hodnotě (která je zajímavá pro strukturní stanovení pevných materiálů a sloučenin) a rotující postranní pásma které se vyskytují při násobcích rychlosti otáčení a lze je použít k určení chemická posunová anizotropie jader.

Fyzického zvlákňování vzorku je dosaženo pomocí mechanismu vzduchové turbíny. Tyto turbíny (nebo rotory) přicházejí v různých průměrech (vnější průměr) od 0,70 do 15,0 mm a obvykle se točí na vzduchu nebo v plynném dusíku. Rotory jsou vyrobeny z mnoha různých materiálů, jako je například keramika, např. zirkon, nitrid křemíku nebo polymery jako poly (methylmethakrylát) (PMMA), polyoxymethylen (POM). Válcové rotory jsou osově symetrické kolem osy otáčení. Vzorky jsou baleny do rotorů a ty jsou poté utěsněny víčkem s jedním nebo dvěma konci. Tyto čepice jsou vyrobeny z mnoha různých materiálů, např. Kel-F, Vespel, zirkoničitý nebo nitrid boritý v závislosti na požadovaném použití.

Předení magického úhlu poprvé popsali v roce 1958 Edward Raymond Andrew, A. Bradbury a R. G. Eades[3] a nezávisle v roce 1959 I. J. Lowe.[4] Název „rotace v magickém úhlu“ vytvořil v roce 1960 Cornelis J. Gorter na kongresu AMPERE v Pise.[1]

Variace

Magic-Angle Spinning s vysokým rozlišením (HR-MAS)

HRMAS se obvykle aplikuje na roztoky a gely, kde dochází k určitému vnitřnímu molekulárnímu pohybu, ale interakce dipól-dipól jsou tímto pohybem nedostatečně zprůměrovány. Za těchto podmínek může HRMAS dramaticky průměrovat rozšíření dipólu-dipólu a vést ke spektrům podobným NMR s vysokým rozlišením. To umožňuje druh kvantitativní analýzy složek praktikovaných v roztoku NMR, např.[5]

Křížová polarizace Magic-Angle Spinning (CP-MAS)

Kombinací křížové polarizace s MAS lze získat spektra s vysokým rozlišením pro tuhé pevné látky.

Řešení Magic Angle Spinning

Použití Magic Angle Spinning bylo rozšířeno z NMR v pevné fázi na kapalinu (roztok).[6]

Reference

  1. ^ A b Jacek W. Hennel; Jacek Klinowski (2005). „Magický úhel otáčení: historická perspektiva“. V Jacek Klinowski (ed.). Nové techniky v NMR v pevné fázi. Témata ze současné chemie. 246. Springer. s. 1–14. doi:10.1007 / b98646. ISBN  978-3-540-22168-5. PMID  22160286.(Nové techniky v NMR v pevné fázi, str. 1, v Knihy Google )
  2. ^ E. Raymond Andrew (2010). „Magický úhel otáčení“. In Anne McDermott (ed.). NMR studie biopolymerů v pevné fázi. John Wiley & Sons. 83–97. ISBN  978-0-470-72122-3.(NMR studie biopolymerů v pevné fázi, str. 83, v Knihy Google )
  3. ^ E. R. Andrew; A. Bradbury; R. G. Eades (1958). "Spektra nukleární magnetické rezonance z krystalu rotovaného vysokou rychlostí". Příroda. 182 (4650): 1659. Bibcode:1958 Natur.182.1659A. doi:10.1038 / 1821659a0.
  4. ^ I. J. Lowe (1959). "Bezplatné indukční rozpady rotujících pevných látek". Phys. Rev. Lett. 2 (7): 285–287. Bibcode:1959PhRvL ... 2..285L. doi:10.1103 / PhysRevLett.2.285.
  5. ^ Händel, Heidi; Gesele, Elke; Gottschall, Klaus; Albert, Klaus (2003). "Aplikace HRMAS 1H NMR spektroskopie pro vyšetřování interakcí mezi ligandy a syntetickými receptory". Angewandte Chemie International Edition. 42 (4): 438–442. doi:10.1002 / anie.200390133.
  6. ^ Polenova, Gupta, Goldbourt (20. března 2016). „Magic Angle Spinning NMR Spectroscopy: a Versatile Technique for Structural and Dynamic Analysis of Solid-Phase Systems“. Analytická chemie. 87 (11): 5458–5469. doi:10.1021 / ac504288u. PMC  4890703. PMID  25794311.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)