Ядерний магнітний резонанс
“Щоб проникнути в таємниці природи, вченим потрібні потужні засоби, – писав лауреат Нобелівської премії Ріхард Ернст. – Ядерний магнітний резонанс (ЯМР) виявився одним з найбільш інформативних наукових інструментів. Він знайшов застосування майже у всіх областях науки – від фізики твердого тіла до матеріалознавства… і навіть в психології, допомагаючи зрозуміти, як працює людський мозок “.
Якщо в атомному ядрі хоча б один нейтрон або протон не має пари, то ядро поводиться як крихітний магніт. При накладенні зовнішнього магнітного поля на нього діє сила, яка змушує ядро прецессировать подібно обертається юлє. Різницю потенційних енергій взаємодії “ядерного магнітика” з полем в різних спінових станах можна збільшити, посилюючи зовнішнє магнітне поле. При накладенні на це статичне магнітне поле сигналу на підходящої радіочастоті стимулюються переходи між спіновими станами, в результаті яких спини якихось ядер перевертаються, і вони виявляються на більш високих енергетичних рівнях. При виключенні радіосигналу ці ядра релаксують, повертаються назад в основний стан з переорієнтацією спина, випускаючи радіосигнал на резонансній частоті. Ці ЯМР-сигнали дають інформацію не тільки про даний ядрі – вони залежать і від його хімічного оточення (а саме від того, в яку молекулу входить даний атом. – Прим. Пер.) Тим самим дослідження методом ЯМР можуть надати безцінну інформацію на молекулярному рівні.
Вперше ЯМР був описаний в 1937 р Исидором Рабі. У 1945 р Фелікс Блох, Едвард Перселл і їхні колеги вдосконалили метод. У 1966 р Ріхард Ернст знайшов спосіб збільшення його чутливості за допомогою Фур’є-спектроскопії, придумавши, як використовувати короткі радіочастотні імпульси для отримання спектра сигналів ЯМР як функції частоти. У 1971 р лікар Реймонд Дамадьян показав, що спінова релаксація ядер водню у воді різна для нормальних і злоякісних клітин, – так була відкрита можливість застосування ЯМР для ранньої діагностики раку. На початку 1980-х рр. цей метод стали використовувати для дослідження м’яких тканин тіла, де також містяться ядра звичайного водню.
Related posts:
- Ядерний синтез Після відкриття ділення ядер атомів був відкритий зворотний процес: ядерний синтез – коли легкі ядра з’єднуються в більш важкі. Процеси ядерного синтезу йдуть на Сонце – чотири ізотопи водню (водень-1) з’єднуються в гелій-4 із звільненням колосальної кількості енергії. На Землі в реакції синтезу використовуються ізотопи водню: дейтерій (водень-2) і тритій (водень-3): 31H + 21H → […]...
- Магнітний момент атома Згадаймо, що представляє собою атом. Це кілька електронів, що обертаються навколо ядра. Але ж це теж електричний струм, хоча і зовсім незначний! В результаті атом стає мікроскопічної рамкою з струмом. Таким чином, атоми можуть взаємодіяти з магнітним полем завдяки своєму магнітному моменту. Крім того, оскільки електрони обертаються, вони, як і атом в цілому, мають деякий […]...
- Ядерний білковий матрикс Ядерний білковий матрикс – це своєрідний каркас ядра, який зберігає форму ядра після поетапного вилучення ДНК, РНК і розчинення ядерної оболонки. Хімічна природа ядерного остова білкова, зі слідові кількостями ДНК, РНК і фосфоліпідів. У ядерному білковому матриксі розрізняють три основних компоненти: периферичний шар білків, прилеглий до внутрішньої мембрані ядерної оболонки і взаємодіє з нею, внутрішню […]...
- Будова клітини: ядерний апарат При вивченні ядра клітини більш коректно використовувати поняття “ядерний апарат”, оскільки у клітин бактерій оформленого ядра немає. Саме тому бактерії відносять до прокариотам, або доядерних організмам (див. § 11). Оформлене ядро, що складається з ядерної оболонки, ядерного матриксу та ядерця, є в клітинах еукаріот (рослин, тварин, грибів). Однак навіть у цих організмів ядро виражено не […]...
- Як працює ядерний реактор? Активна зона ядерного реактора – зосередження найбільш концентрованого виду енергії з усіх, що використовуються в даний час, – розташована в сталевій оболонці з 15-сантиметровими стінками. Активна зона містить уран-235 у вигляді таблеток, завантажених в сотні трубок з нержавіючої сталі, кожна з яких має довжину близько трьох метрів. Атоми урану-235 піддаються ланцюгової реакції ядерного ділення, під […]...
- Резонанс і резонансні коливання Чи чули ви про те, що загін солдатів, переходячи міст, повинен перестати марширувати? Солдати, які йдуть до цього в ногу, перестають це робити і починають йти вільним кроком. Такий наказ віддається командирами зовсім не з метою дати солдатам можливість помилуватися місцевою красою. Це робиться для того, щоб солдати не зруйнували міст. Але який тут зв’язок? […]...
- Ядерний матрикс Ядерний матрикс представлений нерозчинними білками числом порядку 50. Передбачається наявність єдиної для внутрішнього вмісту ядра сітчастої конструкції (скефолди). Її утворюють щільно упаковані фібрили (5-7 нм) з позначеннями згідно зонам їх розташування в ядрі – періхроматіновиє, пов’язані з ядерцем (див. Рис. 2.8). Конструкція пов’язана з поровимі комплексами, щільною платівкою, хроматином, ядерцем. Її розглядають як динамічну каркасну […]...
- Лінії магнітної індукції Магнітне поле можна зображувати графічно за допомогою ліній магнітної індукції, подібно до того, як електричне поле зображують за допомогою ліній напруженості. Лінією магнітної індукції називається лінія, дотична до якої в кожній точці поля збігається з вектором магнітної індукції. Так як в кожній точці магнітне поле характеризується певним значенням , то через кожну точку поля можна […]...
- Магнітний гістерезис Якщо попередньо розмагнічений зразок феромагнітного матеріалу піддати намагничиванию до стану технічного насичення, то зі збільшенням напруженості магнітного поля Н магнітна індукція зразка У змінюватиметься відповідно до кривої ЗАБ (рисунок 2.2). Гранична петля магнітного гистерезиса Малюнок 2.2 – Гранична петля магнітного гистерезиса У точці А при H = Hs магнітна індукція зразка досягне індукції насичення Bs. […]...
- Корково-ядерний шлях Корково-ядерний шлях являє собою ту частину пірамідного шляху, яка закінчується на рухових ядрах черепних нервів. Шлях починається від нижньої третини предцентральной звивини і премоторной області, проходить крізь променистий вінець, коліно внутрішньої капсули і далі направляється в стовбур мозку. Тут він закінчується на рухових ядрах як своєї, так і протилежної сторони, причому перехрест здійснюється безпосередньо над […]...
- Ядерний розпад і елементарні частинки Сім металів створив світ За кількістю семи планет. Дав нам космос на добро Мідь, залізо, срібло, Злато, олово, свинець… Син мій! Ртуть для них батько. І поспішай, мій син, дізнатися: Сірка всім – рідна мати. Заклинання алхіміків З часів олександрійської науки, т. Е. З перших століть нашої ери, в Єгипті, Візантії, а потім на Арабському […]...
- Як працює ядерний (атомний) реактор Ядерний реактор працює злагоджено і чітко. Інакше, як відомо, буде біда. Але що там діється всередині? Спробуємо сформулювати принцип роботи ядерного (атомного) реактора коротко, чітко, з зупинками. По суті, там твориться той же процес, що і при ядерному вибуху. Тільки ось вибух відбувається дуже швидко, а в реакторі все це розтягується на тривалий час. У […]...
- Резонанс в електричному ланцюзі Резонанс – явище збігу частот вимушених і власних коливань системи. Резонанс в електричному ланцюзі Резонанс в електричному ланцюзі буде виражений чітко при малих значеннях активного опору R. Якщо активний опір буде маленьким, то власна циклічна частота коливань в контурі буде обчислюватися за такою формулою: ?0 = 1/? (L*C). Сила струму вимушених коливань повинна досягати максимального […]...
- Ядерний реактор Ядерний реактор – це установка, що містить ядерне паливо, у якому здійснюється керована ланцюгова реакція поділу. Ядра урану, особливо ізотопу , найбільш ефективно захоплюють повільні нейтрони, ймовірність захоплення яких діленням ядер в сотні разів більше, ніж швидких. Тому в ядерних реакторах, що працюють на природному урані, використовують сповільнювачі нейтронів для підвищення коефіцієнта розмноження нейтронів. Основними […]...
- Магнітний монополь Всі ми знаємо, що у магніту повинно бути два полюси – північний і південний. Магніт з одним-єдиним полюсом, або, як його називають, монополь, виявляється, зовсім не суперечить науці. У 1931 р видатний фізик П. Дірак (1902-1984) математично довів можливість існування магнітного монополя – частинки з магнітним зарядом. Тобто, що “північні” і “південні” магнітні заряди можуть […]...
- Магнітний пускач Магнітні пускачі за своєю конструкцією та принципом дії є електромагнітними реле. Характерною їх особливістю є можливість комутувати великі струми, тому пускачі використовуються спільно з пристроями, що мають значну потужність, наприклад електродвигунами. Схеми підключення магнітних пускачів для управління електродвигуном наведені на цій сторінці. Крім основних керуючих контактів (головного ланцюга) пускачі можуть мати вбудовані теплові реле, додаткові […]...
- Магнітний “вічний двигун” З давніх часів людство прагнуло створити різноманітні “вічні двигуни”. Численні проекти “вічних двигунів”, які виявилося досить важко викрити, пов’язані з магнітами. Наприклад, магнітний “вічний двигун” П’єра Перигрина де Марикура, який жив в 13 столітті. Він стверджував, що якщо магнітний камінь обточити у вигляді правильного кулі і направити його полюсами точно по осі світу, то таку […]...
- Звуковий резонанс і інтерференція звуку Кожен, хто хоч трохи професійно грає на акустичній гітарі або скрипці, знає, як важливий матеріал, з якого виготовлений інструмент, і його забарвлення. І важливо це зовсім не для того, щоб інструмент виглядав красиво, а для правильного звуковидобування. Чому ж так важливий корпус? Як він впливає на властивості звуку? Резонанс звукових хвиль Щоб відповісти на це […]...
- Магнітне поле струму Способом передачі магнітного взаємодії є магнітне поле. Численні досліди привели вчених до висновку, що навколо будь-якого провідника зі струмом, тобто навколо рухомих електричних зарядів, існує магнітне поле. На відміну від електричного поля, яке діє і на нерухомі заряди, і на рухомі, магнітне поле діє тільки на рухомі заряди (струми). Магнітне поле можна виявити і досліджувати […]...
- Електромагніти – магнітне поле котушки зі струмом Біжучи по проводах електричний струм створює навколо себе магнітне поле. Людина не була б собою, якби не придумала, як використовувати таку чудову властивість струму. На основі цього явища людина створила електромагніти. Їх застосування дуже широко і повсюдно в сучасному світі. Електромагніти чудові тим, що на відміну від постійних магнітів, їх можна включати і вимикати при […]...
- Магнітне поле: постійні та змінні магніти Приблизно дві з половиною тисячі років тому люди виявили, що деякі природні камені мають здатність притягувати до себе залізо. Пояснювали таку властивість присутністю у цих каменів живої душі, і якоїсь “любов’ю” до заліза. Сьогодні ми вже знаємо, що ці камені є природним магнітами, і магнітне поле, а зовсім не особливе розташування до заліза, створює ці […]...
- Характеристика правила Ленца Магнітний потік, зміна якого призводить до появи індукційного струму в контурі, ми будемо називати зовнішнім магнітним потоком. А саме магнітне поле, яке створює цей магнітний потік, ми будемо називати зовнішнім магнітним полем. Навіщо нам ці терміни? Справа в тому, що індукційний струм, що виникає в контурі, створює своє власне магнітне поле, яке за принципом суперпозиції […]...
- Мезомерія (резонанс) Деякі молекули, що містять кілька подвійних зв’язків виявляються значно менш реакційноздатними, ніж слід було очікувати. У подібних молекулах π-орбіталі не мають чіткої локалізації між сусідніми атомами, а утворюють загальну молекулярну π-орбіталь. Такі сполуки звуться Мезомерія (резонансних гібридів), оскільки їх будова неможливо уявити за допомогою звичайних хімічних формул (більш докладно теорія Мезомерія обговорюється в підручниках з […]...
- Фізика електромагнітних хвиль Найважливіший результат електродинаміки, що випливає з рівнянь Максвелла 50, полягає в тому, що електромагнітні взаємодії передаються з однієї точки простору в іншу не миттєво, а з кінцевою швидкістю. У вакуумі швидкість поширення електромагнітних взаємодій збігається зі швидкістю світла c = 3 – 108 м / с. Розглянемо, наприклад, два покояться заряду, що знаходяться на деякій […]...
- Повідомлення на тему “Планета Юпітер” Юпітер є найбільшою за розміром планетою в нашій системі. Посідає п’яте місце за віддаленості від Сонця. Юпітер потрапляє під класифікацію газового гіганта. Радіус екватора дорівнює 71500 км, що майже в 11 разів більше радіуса нашої планети. Маса Юпітера становить 1,9 * 1027 кг. Це перевищує вагу Землі приблизно в 320 разів, і вага всіх планет […]...
- Електромагнітне поле: визначення Електромагнітне поле – це особлива форма матерії, за допомогою якої взаємодіють між собою електрично заряджені частинки. Існування електромагнітного поля пов’язано з взаємодією між собою електричного і магнітного полів. Тобто змінюється в часі електричне поле породжує магнітне і навпаки. З цього випливає, що електричне і магнітне полі не існують одне без одного. Характеристики та поведінку електромагнітного […]...
- Географічний і магнітний Північний полюс Землі На Землі є два північних полюса (географічний і магнітний), обидва з яких знаходяться в Арктичному регіоні. Географічний Північний полюс У крайньому разі північна точка на поверхні Землі – це географічний Північний полюс, також відомий як Істинний Північ. Він розташований на 90º північної широти, але не має конкретної лінії довготи, оскільки всі меридіани сходяться на полюсах. […]...
- Чому ізотопи розпадаються? В ядрі атома знаходяться протони (позитивно заряджені частинки), які сконцентровані в дуже малому просторі. Раніше ми говорили, що в ядрі атома діють якісь утримують сили (так званий, “ядерний клей”), які не дають однойменно заряджених нейтронам розірвати ядро атома. Але іноді енергія відштовхування частинок перевершує енергію склеювання, і ядро розколюється на частини – відбувається радіоактивний розпад. […]...
- Вихрове електричне поле Розглянемо нерухомий контур, знаходиться в змінному магнітному полі. Який же механізм виникнення індукційного струму в контурі? А саме, які сили викликають рух вільних зарядів, яка природа цих сторонніх сил? Намагаючись відповісти на ці питання, великий англійський фізик Максвелл відкрив фундаментальна властивість природи: мінливий у часі магнітне поле породжує поле електричне. Саме це електричне поле і […]...
- Теплове випромінювання Яким чином Земля отримує енергію від Сонця? Теплопровідність і конвекція виключені: нас розділяє 150000000 кілометрів безповітряного простору. Тут працює третій вид теплопередачі – теплове випромінювання. Випромінювання може поширюватися як в речовині, так і у вакуумі. Як же воно виникає? Виявляється, електричне і магнітне поля тісно пов’язані один з одним і володіють однією чудовою властивістю. Якщо […]...
- Принцип роботи асинхронного двигуна Подаючи напругу тільки на обмотку статора, асинхронний двигун починає працювати. Цікаво знати, як це працює, чому так відбувається? Це дуже просто, якщо зрозуміти, як відбувається процес індукції, коли в роторі індукується магнітне поле. Наприклад, в машинах постійного струму, доводиться окремо створювати магнітне поле в якорі (роторі) НЕ через індукцію, а за допомогою щіток. Коли ми […]...
- Постійні магніти: Земля як постійний магніт Якщо через залізо пропустити електричний струм, то залізо на час проходження струму придбає магнітні властивості. Деякі ж речовини, наприклад, загартована сталь і ряд сплавів не втрачають магнітних властивостей і після відключення струму, на відміну від електромагнітів. Ось такі тіла, які довго зберігають намагніченість, називаються постійними магнітами. Постійні магніти люди спочатку навчилися видобувати з природних магнітів […]...
- Доповідь “Магнітне поле Землі” Напевно, кожному відомо про те, що земля є величезних розмірів магніт, за допомогою якого утворюється магнітне поле. Та й вчені довели, що воно дійсно існує. Крім цього магнітне поле знаходиться навколо нашої планети і захищає її від різної радіації. Трохи пізніше знаменитий і популярний Гільберт написав книгу, в якій пояснив, чому магнітне поле, чому так […]...
- Ядерні реакції – доповідь Минула тема зачіпала процеси, що дозволяють розщепити ядро на складові частини. Зараз ми поговоримо з Вами, яким чином це може статися. Безліч вчених проводили досліди над радіоактивними елементами. Вони прагнули змінити період радіоактивного розпаду елементів під дією зовнішніх сил, підвищуючи температуру, поміщаючи частку в магнітне поле, а також багато інших експериментів, що включають в себе […]...
- Дейтрон і ядерні сили В атомній фізиці точне рішення квантових рівнянь може бути отримано тільки для одного найпростішого атома – водню. Він складається всього з двох частинок – ядра і одного електрона, причому в масштабах атома ядро можна вважати точковим. Взаємодія між ними описується добре вивченим електромагнітним потенціалом. У світі ядер таких простих систем немає. Навіть найпростіше ядро легкого […]...
- Взаємодія струмів Магнітне поле – є однією з форм матерії (відмінною від речовини), що існує в просторі, що оточує постійні магніти, провідники зі струмом і заряди, що рухаються. Магнітне поле разом з електричним полем утворює єдине електромагнітне поле. Магнітне поле не тільки створюється постійними магнітами, рухомими зарядами і струмами в провідниках, однак і діє на них же. […]...
- Сфера використання електричного поля Електричне поле має низку властивостей, які знайшли корисне застосування. Дане явище використовується при створенні різного устаткування для роботи в декількох дуже важливих сферах. Використання в медицині Впливу електричного поля на певні ділянки тіла людини дозволяє підвищувати його фактичну температуру. Ця властивість знайшла своє застосування в медицині. Спеціалізовані апарати забезпечують впливу на необхідні ділянки пошкоджених або […]...
- Відкриття протона і нейтрона Коли з’ясувалося, що ядра атомів мають складну будову, постало питання про те, з яких саме частинок вони складаються. У 1913 р Резерфорд висунув гіпотезу про те, що однією з частинок, що входять до складу атомних ядер всіх хімічних елементів, є ядро атома водню. Підставою для такого припущення послужив ряд з’явилися на той час фактів, отриманих […]...
- Чи є обмеження на кількість протонів і нейтронів в ядрі? Поки з усіх відкритих елементів найбільшим ядром володіє унуноктій. У ньому 118 протонів і 176 нейтронів. Теоретично може бути і більше, але ні в природі, ні в дослідах виявлені не були. Та й унуноктій було отримано всього три ядра. Що ж обмежує зростання ядер? Зверніть увагу, всі протони заряджені позитивно, нейтрони нейтральні. Тоді як ядро […]...
- Склад атомного ядра: масове і зарядове число Як відомо, в даний час, загальноприйнятою є планетарна модель атома, за якою атом являє собою ядро, що володіє позитивним зарядом, навколо якого на досить великій порівняно з розмірами ядра відстані обертаються негативно заряджені електрони. Склад атомного ядра Дослідження показали, що ядро атома – це не єдине цілісне утворення, воно складається з більш дрібних частинок. Колись […]...