Magnetinis branduolių rezonansas be magnetų (tęsinys)

  • user warning: Table './naujienos01/cache_filter' is marked as crashed and should be repaired query: SELECT data, created, headers, expire, serialized FROM cache_filter WHERE cid = '3:75b59406836cb2fcc367116b2eccaaa2' in /srv/www/htdocs/naujienos/includes/cache.inc on line 26.
  • user warning: Table './naujienos01/cache_filter' is marked as crashed and should be repaired query: UPDATE cache_filter SET data = '<p>Norint padidinti registravimo efektyvumą silpname magnetiniame lauke, reikia visiškai kitokio priėjimo – panaudoti detektorius, vadinamus magnetometrais. Ankstesniuose eksperimentuose, tiriant silpną magnetinį lauką, buvo naudojami magnetometrai vadinami SQUID (trumpinys nuo superconducting quantum interference devices). Nors ir ypač jautrus SQUID įrenginys turi būti atšaldytas iki žemų temperatūrų. </p>\n<p>Optinio dažnio atominių magnetometrų veikimas remiasi skirtingu reiškiniu, kuris, iš principo, yra priešingas naudojamam magnetinio branduolių rezonanso atveju, išskyrus tai, kad magnetometrai matuoja visą atomą, o ne tik branduolį. Išorinis magnetinis laukas yra matuojamas tiriant atomų sukinius pačio magnetometro viduje esančioje garų kameroje, kurioje, paprastai, būna šarminių metalų, tokių kaip kalio ar rubidžio, atomų garai. Atomų sukinys yra poliarizuojamas lazerio šviesos. Net esant silpnam laukui, atomai precesuoja. Antro lazerio spindulys įvertina precesijos dažnį, pagal kurį nustatomas išorinio lauko stiprumas. </p>\n<p>Budkerio grupė patobulino optinio dažnio atominius magnetometrus padidindami relaksacijos laiką, tai yra laiką,per kurį poliarizuotos dujos praranda savo poliarizaciją. Vykdydami ankstesnį bendradarbiavimą Paino ir Budkerio grupės naudojo magnetometrus kartu su magnetinio branduolių rezonanso metodu tekančio vandens stebėjimams esant Žemės magnetiniam laukui arba nesant laukui iš viso. Tokiu būdu buvo tirtas ir hyperpoliarizuotos ksenono dujos. Kitas žingsnis buvo cheminė medžiagos analizė. </p>\n<p>„Nesvarbu kiek jautrus yra jūsų detektorius ar kiek poliarizuoti yra jūsų bandiniai, jūs galite registruoti cheminį poslinkį nesant magnetinio lauko, - pasakė Budkeris. - Magnetinio branduolių rezonanso tyrimuose visada būdavo dar vienas signalas, kuris galėtų būti panaudotas cheminei analizei. Problema, kad jis yra, paprastai, labai silpnas, palyginus su cheminiu poslinkiu. Šis signalas vadinamas J-ryšys“. </p>\n<p>Šis efektas buvo atrastas 1950 metais magnetinio branduolių rezonanso pionieriaus Ervino Hano (Erwin Hahn) kartu su jo studentu Donaldu Maksvelu (Donald Maxwell). J-ryšys yra susijęs su sąveika tarp dviejų protonų. Ši sąveika persiduoda ir aplink atomų branduolius skriejantiems elektronams. Todėl magnetinio branduolių rezonanso spektre stebimas dažnio pokytis, kuris gali būti panaudotas nustatant kampą tarp cheminių ryšių bei atstumą tarp branduolių. </p>\n<p>„Jūs net galite pasakyti kiek cheminių ryšių skiria du sukinius, - paaiškino Ledbeteris. - J-ryšys suteikia tokią informaciją“. </p>\n<p>Gaunamas signalas yra labai specifinis ir parodo kokios cheminės medžiagos yra stebimos. Hanas pastebėjo, kad signalas taip pat patiria ir išorinio magnetinio lauko poveikį, tačiau nedingsta esant išoriniam magnetiniam laukui. Mokslininkai pagamino magnetometrą, skirtą J-ryšiui registruoti nuliniame magnetiniame lauke. Pradinius matavimus jie atliko stiroliui, paprasčiausiam angliavandeniliui. Vėliau J-ryšio matavimus atliko ir kitiems angliavandeniliams, tai yra heksanui, heksenui, fenilpropenui, benzino produktamas ir net kvepalams. </p>\n<p>„Pirmame žingsnyje yra svarbu įvesti paravandenilį, - pasakė Budkeris. - Pagrindinė įrenginio dalis sudaryta iš vamzdelio, kuriame yra tiriamojo bandinio tirpalas. Į jį paduodamas paravandenilis“. Iš karto po vamzdelio su bandiniu yra magnetometras su šarminių jonų kamera. Įrenginys yra mažesnis už piršto nagą. Garų kamera, kurioje yra rubidžio ir azoto dujos, patalpinama virš šildytuvo. Dviejų lazerių spinduliai susikerta garų kameroje tam tikru kampu. Visas įrenginys apsuptas metalo, pagaminto iš geležies ir nikelio lydinio, kad apsaugotų bandinį nuo išorinių magnetinių laukų, tame tarpe ir Žemės. </p>\n<p>Ledbeterio atliktuose matavimuose buvo galima tiksliai nustatyti cheminius elementus ir poliarizuotų atomų vietą medžiagoje. Šiuo metu magnetometro ir lazerio sistema lygi futbolo kamuolio dydžiui. Mokslininkai dirba siekdami sumažinti jų pačių sukurtą įrenginį, kad būtų nesudėtinga jį pernešti į pageidaujamą vietą.</p>\n<p>Nors iki šiol eksperimentas buvo daromas su molekulėmis, kurias lengva hidrinti, hyperpoliarizacija su paravandeniliu gali būti atlikta ir kitos rūšies molekulėms. Budkeris pasakė, kad „mes dar tik pradėjome vystyti magnetinio branduolių rezonanso metodą nulinio stiprumo laukui. Sudėtinga pasakyti, kaip gerai mums pasiseks konkuruoti su įprastiniu metodu. Tačiau jau mes parodėme, kad galime gauti aiškius, specifinius spektrus naudojant įrenginį, kuris gali atlikti mažai kainuojančią ir lengvai pernešamą į kitą vietą cheminę analizę“.</p>\n<p>Paveikslėlyje parodytos ortovandenilio ir paravandenilio molekulės. Ortovandenilio molekulėje abu branduolių sukiniai yra nukreipti viena kryptimi, todėl bendras sukinys lygus vienam. Paravandenilio molekulėje sukiniai nukreipti priešingomis kryptimis. Sukinys lygus nuliui.</p>\n', created = 1569140016, expire = 1569226416, headers = '', serialized = 0 WHERE cid = '3:75b59406836cb2fcc367116b2eccaaa2' in /srv/www/htdocs/naujienos/includes/cache.inc on line 109.
  • user warning: Table './naujienos01/cache_filter' is marked as crashed and should be repaired query: SELECT data, created, headers, expire, serialized FROM cache_filter WHERE cid = '3:400af2a94c5135e523b09401167ee0af' in /srv/www/htdocs/naujienos/includes/cache.inc on line 26.
  • user warning: Table './naujienos01/cache_filter' is marked as crashed and should be repaired query: UPDATE cache_filter SET data = '<p><a href=\"http://www.physorg.com/news/2011-05-nuclear-magnetic-resonance-magnets.html\" target=\"_blank\">PhysOrg</a></p>\n', created = 1569140016, expire = 1569226416, headers = '', serialized = 0 WHERE cid = '3:400af2a94c5135e523b09401167ee0af' in /srv/www/htdocs/naujienos/includes/cache.inc on line 109.
  • user warning: Table './naujienos01/captcha_sessions' is marked as crashed and should be repaired query: INSERT into captcha_sessions (uid, sid, ip_address, timestamp, form_id, solution, status, attempts) VALUES (0, 'q3dk991mtirse95g8nhb9fblql5trg3r', '18.207.136.184', 1569140017, 'comment_form', 'undefined', 0, 0) in /srv/www/htdocs/naujienos/sites/all/modules/captcha/captcha.inc on line 92.
  • user warning: Table './naujienos01/captcha_sessions' is marked as crashed and should be repaired query: SELECT status FROM captcha_sessions WHERE csid = 0 in /srv/www/htdocs/naujienos/sites/all/modules/captcha/captcha.inc on line 112.
  • user warning: Table './naujienos01/captcha_sessions' is marked as crashed and should be repaired query: SELECT status FROM captcha_sessions WHERE csid = 0 in /srv/www/htdocs/naujienos/sites/all/modules/captcha/captcha.inc on line 112.
  • user warning: Table './naujienos01/captcha_sessions' is marked as crashed and should be repaired query: UPDATE captcha_sessions SET timestamp=1569140017, solution='AL5' WHERE csid=0 in /srv/www/htdocs/naujienos/sites/all/modules/captcha/captcha.inc on line 104.
  • user warning: Table './naujienos01/cache_filter' is marked as crashed and should be repaired query: SELECT data, created, headers, expire, serialized FROM cache_filter WHERE cid = '3:d3772bfe13f45a6d159b3f3caa708d8a' in /srv/www/htdocs/naujienos/includes/cache.inc on line 26.
  • user warning: Table './naujienos01/cache_filter' is marked as crashed and should be repaired query: UPDATE cache_filter SET data = '<p><a target=\"_blank\" href=\"http://www.hey.lt/details.php?id=mokslasplius\"><img width=\"88\" height=\"31\" border=\"0\" src=\"http://www.hey.lt/count.php?id=mokslasplius\" alt=\"Hey.lt - lankytojų skaitliukas\"></a></p>\n', created = 1569140017, expire = 1569226417, headers = '', serialized = 0 WHERE cid = '3:d3772bfe13f45a6d159b3f3caa708d8a' in /srv/www/htdocs/naujienos/includes/cache.inc on line 109.
  • user warning: Table './naujienos01/cache_filter' is marked as crashed and should be repaired query: SELECT data, created, headers, expire, serialized FROM cache_filter WHERE cid = '3:9d464a75de7638794fc244f43967505a' in /srv/www/htdocs/naujienos/includes/cache.inc on line 26.
  • user warning: Table './naujienos01/cache_filter' is marked as crashed and should be repaired query: UPDATE cache_filter SET data = '<style>#mvv {position: absolute; top: 1px; left: 50%; margin-left: -505px;} #mvv a, #mvv a:visited {color: #000; padding: 3px 5px; background: #A0A0A0; text-decoration: none;} #mvv a:hover {color: #fff; background: #5F5F5F;}</style><div id=\"mvv\"><a href=\"http://mokslasplius.lt\">mokslasplius.lt</a></div>\n', created = 1569140017, expire = 1569226417, headers = '', serialized = 0 WHERE cid = '3:9d464a75de7638794fc244f43967505a' in /srv/www/htdocs/naujienos/includes/cache.inc on line 109.

Norint padidinti registravimo efektyvumą silpname magnetiniame lauke, reikia visiškai kitokio priėjimo – panaudoti detektorius, vadinamus magnetometrais. Ankstesniuose eksperimentuose, tiriant silpną magnetinį lauką, buvo naudojami magnetometrai vadinami SQUID (trumpinys nuo superconducting quantum interference devices). Nors ir ypač jautrus SQUID įrenginys turi būti atšaldytas iki žemų temperatūrų.

Optinio dažnio atominių magnetometrų veikimas remiasi skirtingu reiškiniu, kuris, iš principo, yra priešingas naudojamam magnetinio branduolių rezonanso atveju, išskyrus tai, kad magnetometrai matuoja visą atomą, o ne tik branduolį. Išorinis magnetinis laukas yra matuojamas tiriant atomų sukinius pačio magnetometro viduje esančioje garų kameroje, kurioje, paprastai, būna šarminių metalų, tokių kaip kalio ar rubidžio, atomų garai. Atomų sukinys yra poliarizuojamas lazerio šviesos. Net esant silpnam laukui, atomai precesuoja. Antro lazerio spindulys įvertina precesijos dažnį, pagal kurį nustatomas išorinio lauko stiprumas.

Budkerio grupė patobulino optinio dažnio atominius magnetometrus padidindami relaksacijos laiką, tai yra laiką,per kurį poliarizuotos dujos praranda savo poliarizaciją. Vykdydami ankstesnį bendradarbiavimą Paino ir Budkerio grupės naudojo magnetometrus kartu su magnetinio branduolių rezonanso metodu tekančio vandens stebėjimams esant Žemės magnetiniam laukui arba nesant laukui iš viso. Tokiu būdu buvo tirtas ir hyperpoliarizuotos ksenono dujos. Kitas žingsnis buvo cheminė medžiagos analizė.

„Nesvarbu kiek jautrus yra jūsų detektorius ar kiek poliarizuoti yra jūsų bandiniai, jūs galite registruoti cheminį poslinkį nesant magnetinio lauko, - pasakė Budkeris. - Magnetinio branduolių rezonanso tyrimuose visada būdavo dar vienas signalas, kuris galėtų būti panaudotas cheminei analizei. Problema, kad jis yra, paprastai, labai silpnas, palyginus su cheminiu poslinkiu. Šis signalas vadinamas J-ryšys“.

Šis efektas buvo atrastas 1950 metais magnetinio branduolių rezonanso pionieriaus Ervino Hano (Erwin Hahn) kartu su jo studentu Donaldu Maksvelu (Donald Maxwell). J-ryšys yra susijęs su sąveika tarp dviejų protonų. Ši sąveika persiduoda ir aplink atomų branduolius skriejantiems elektronams. Todėl magnetinio branduolių rezonanso spektre stebimas dažnio pokytis, kuris gali būti panaudotas nustatant kampą tarp cheminių ryšių bei atstumą tarp branduolių.

„Jūs net galite pasakyti kiek cheminių ryšių skiria du sukinius, - paaiškino Ledbeteris. - J-ryšys suteikia tokią informaciją“.

Gaunamas signalas yra labai specifinis ir parodo kokios cheminės medžiagos yra stebimos. Hanas pastebėjo, kad signalas taip pat patiria ir išorinio magnetinio lauko poveikį, tačiau nedingsta esant išoriniam magnetiniam laukui. Mokslininkai pagamino magnetometrą, skirtą J-ryšiui registruoti nuliniame magnetiniame lauke. Pradinius matavimus jie atliko stiroliui, paprasčiausiam angliavandeniliui. Vėliau J-ryšio matavimus atliko ir kitiems angliavandeniliams, tai yra heksanui, heksenui, fenilpropenui, benzino produktamas ir net kvepalams.

„Pirmame žingsnyje yra svarbu įvesti paravandenilį, - pasakė Budkeris. - Pagrindinė įrenginio dalis sudaryta iš vamzdelio, kuriame yra tiriamojo bandinio tirpalas. Į jį paduodamas paravandenilis“. Iš karto po vamzdelio su bandiniu yra magnetometras su šarminių jonų kamera. Įrenginys yra mažesnis už piršto nagą. Garų kamera, kurioje yra rubidžio ir azoto dujos, patalpinama virš šildytuvo. Dviejų lazerių spinduliai susikerta garų kameroje tam tikru kampu. Visas įrenginys apsuptas metalo, pagaminto iš geležies ir nikelio lydinio, kad apsaugotų bandinį nuo išorinių magnetinių laukų, tame tarpe ir Žemės.

Ledbeterio atliktuose matavimuose buvo galima tiksliai nustatyti cheminius elementus ir poliarizuotų atomų vietą medžiagoje. Šiuo metu magnetometro ir lazerio sistema lygi futbolo kamuolio dydžiui. Mokslininkai dirba siekdami sumažinti jų pačių sukurtą įrenginį, kad būtų nesudėtinga jį pernešti į pageidaujamą vietą.

Nors iki šiol eksperimentas buvo daromas su molekulėmis, kurias lengva hidrinti, hyperpoliarizacija su paravandeniliu gali būti atlikta ir kitos rūšies molekulėms. Budkeris pasakė, kad „mes dar tik pradėjome vystyti magnetinio branduolių rezonanso metodą nulinio stiprumo laukui. Sudėtinga pasakyti, kaip gerai mums pasiseks konkuruoti su įprastiniu metodu. Tačiau jau mes parodėme, kad galime gauti aiškius, specifinius spektrus naudojant įrenginį, kuris gali atlikti mažai kainuojančią ir lengvai pernešamą į kitą vietą cheminę analizę“.

Paveikslėlyje parodytos ortovandenilio ir paravandenilio molekulės. Ortovandenilio molekulėje abu branduolių sukiniai yra nukreipti viena kryptimi, todėl bendras sukinys lygus vienam. Paravandenilio molekulėje sukiniai nukreipti priešingomis kryptimis. Sukinys lygus nuliui.

Aktualios nuorodos

Vaizdinė CAPTCHA užduotis