Page 35 - No30

NMR SPEKTROSZKÓPIA
ÉLETTANI ÉS ORVOSI NOBEL-DÍJ 2024

Hogy pontosan milyen szögben billen le, az az alkalmazott
rádiófrekvenciás impulzus erősségétől és hosszától függ. A
mágnesezettséget a z-ből éppen az y-tengely irányába döntő
impulzust 90°-os, a –z irányába döntő (invertáló) impulzust 180°-
os pulzusnak nevezzük. Ezekből a meghatározott időpontokban
generált, meghatározott erősségű és hosszúságú rádiófrekvenciás
impulzusokból áll az NMR pulzus szekvencia, amely a mágneses
momentumokat a mérés során manipulálja, például
mágnesezettséget visz át az H atomokról a velük kötésben lévő C,
13
1
15 N, vagy más NMR-aktív atomokra. A rádiófrekvenciás impulzus-
sorozat kikapcsolását követően a magspinek visszatérnek az
alapállapotba (2a. ábra), melynek során a vevő tekercsben gyenge,
Larmor-frekvenciával oszcilláló, időben csökkenő váltakozó
1. ábra (A) Spin-1/2 magok felhasadt energiaszintjei feszültségű jel indukálódik. A mérés során ezt az exponenciális
z-irányú külső statikus mágneses térben (B ). A mágneses burkoló görbék között csökkenő jelet detektáljuk, amelyet a
0
momentumok a +z és a –z tengelyű kúp palástja mentén szakirodalom FID-nek (Free Induction Decay – szabad indukciós
precesszálnak a Larmor frekvenciájukkal (ѵ ). Egyensúlyi jel) nevez. Az időben csökkenő jel ún. Fourier-transzformációjával
0
állapotban a makroszkopikus mágnesezettség a B (FT) nyerjük a Hz-ben mért NMR spektrumot (2a. ábra).
0
tér irányába mutat. (B) Energiakvantum elnyelése „A Fourier-transzformáció egy matematikai művelet, amelynek
az oszcilláló rádiófrekvenciás B térből átmeneteket segítségével egy összetett hullám különböző frekvenciájú
1
idéz elő az energiaszintek között, melynek hatására a komponenseire bontható.”
minta makroszkopikus mágnesezettsége megváltozik.
Egy 90°-os x-irányú B impulzus (hüvelykujj) a kezdeti
1
z-irányú mágnesezettséget (mutatóujj) a „jobbkéz
szabálynak” megfelelően a -y-irányba (középső ujj)
dönti. Az impulzust követően a magok újra a statikus
Bo teret érzékelik és a z-tengely körül precesszálnak
kezdetben az x/y síkban, majd fokozatosan visszatérve
az egyensúlyi állapotba. Az NMR kísérlet során ezt a
mágnesezettséget detektáljuk.

el a minta közelében egy dróttekercset, amelynek a tengelye
merőleges a B tér irányára, azaz a z-tengelyre, és néhány
o
mikroszekundumra (1 μs = 10 s) vezessünk a tekercsbe olyan
-6
szinuszosan változó áramot, amelynek a frekvenciája megegyezik
a precesszáló magok Larmor-frekvenciájával. A váltakozó áram
hatására oszcilláló mágneses tér alakul ki (B cos(ѵ*t)), amelyet 2. ábra (A) Az NMR kísérlet során a rádiófrekvenciás
1x
megérezve a spinek, az alacsonyabb energiaállapotból a magasabb impulzus(oka)t követően az x/y-síkban időben –
energiaállapotba kerülnek. Makroszkopikusan úgy kell elképzelni, relaxációs folyamatok miatt - csökkenő, ún. szabad
mintha az eddig z-irányú mágnesezettség az x-irányú oszcilláló B 1 indukciós feszültségjelet detektálunk. Ez utóbbit Fourier-
tér hatására lebillenne a z-y síkban (1b. ábra). transzformálva kapjuk az NMR-spektrumot a frekvencia
függvényében. (B) Egy egyszerű szerves molekula H
1
1
NMR spektruma. A színes korongok az egyes H atomok
Az NMR hozzárendelését jelölik. A két kinagyított spektrum
részlet mutatja a megfelelő rezonanciajelek J-csatolásból
spektroszkópia egyik előnye, hogy eredő multiplett szerkezetét. (C) Egy fehérje molekula
nagyon széles időskálán képes 1 H NMR spektruma. Míg a kisebb szerves molekulák
jelhozzárendelése gyakran akár egydimenziós spektrumok
információt nyújtani a belső felvételével is megoldható, a fehérjék több száz
mozgásokról. rezonanciajelének asszignációjához három- vagy akár
négydimenziós NMR spektroszkópiai mérések kombinációja
szükséges.

KÉMIAI PANORÁMA 30. SZÁM, 2025. ÉVFOLYAM 35