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नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी

1946
  • Isidor Isaac Rabi
  • Felix Bloch
  • Edward Mills Purcell
Nuclear Magnetic Resonance spectrometer in an analytical chemistry laboratory.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी यह एक ऐसी तकनीक है जो कुछ परमाणु नाभिकों के चुंबकीय गुणों का उपयोग करती है। इसमें एक नमूने को एक मजबूत, स्थिर चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है और रेडियो तरंगों द्वारा उसका परीक्षण किया जाता है। नाभिक एक विशिष्ट अनुनाद आवृत्ति पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित और पुनः उत्सर्जित करते हैं, जो कि अंतरा-आणविक चुंबकीय क्षेत्र पर निर्भर करता है, जिससे अणुओं की संरचना, गतिशीलता और रासायनिक वातावरण के बारे में विस्तृत जानकारी प्राप्त होती है।

एनएमआर का सिद्धांत नाभिकीय स्पिन के क्वांटम यांत्रिक गुण पर आधारित है। गैर-शून्य स्पिन वाले नाभिक, जैसे ¹H (प्रोटॉन) और ¹³C, छोटे चुम्बकों की तरह व्यवहार करते हैं। जब इन्हें बाह्य चुंबकीय क्षेत्र (β₀) में रखा जाता है, तो ये नाभिकीय स्पिन क्षेत्र के साथ या उसके विपरीत संरेखित हो जाते हैं, जिससे दो भिन्न ऊर्जा अवस्थाएँ उत्पन्न होती हैं। इन अवस्थाओं के बीच ऊर्जा का अंतर β₀ की प्रबलता के समानुपाती होता है। इस ऊर्जा अंतर के अनुरूप सटीक आवृत्ति (लार्मर आवृत्ति) पर रेडियोफ्रीक्वेंसी (आरएफ) पल्स लगाने से नाभिकों को निम्न ऊर्जा अवस्था से उच्च ऊर्जा अवस्था में उत्तेजित किया जा सकता है। ऊर्जा का यह अवशोषण अनुनाद घटना कहलाता है। आरएफ पल्स बंद करने पर, नाभिक वापस अपनी निम्न ऊर्जा अवस्था में आ जाते हैं और एक संकेत उत्सर्जित करते हैं जिसे एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा पता लगाया जाता है। महत्वपूर्ण बात यह है कि नाभिक की सटीक अनुनाद आवृत्ति स्थानीय इलेक्ट्रॉनिक वातावरण से थोड़ी प्रभावित होती है, जिसे रासायनिक परिवर्तन कहा जाता है। इससे रसायनज्ञ एक ही अणु में, उदाहरण के लिए, मेथिल समूह (-CH₃) के प्रोटॉन और हाइड्रॉक्सिल समूह (-OH) के प्रोटॉन के बीच अंतर कर पाते हैं। स्पिन-स्पिन युग्मन जैसी अन्य जटिलताएं यह जानकारी प्रदान करती हैं कि कौन से परमाणु एक दूसरे से जुड़े हैं, जिससे आणविक संरचनाओं का पूर्ण स्पष्टीकरण संभव हो पाता है।

UNESCO Nomenclature: 2501
विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान

Type

भौतिक उपकरण

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • वोल्फगैंग पाउली द्वारा नाभिकीय घूर्णन की खोज (1924)
  • इसिडोर रबी का आणविक किरण चुंबकीय अनुनाद प्रयोग (1938)
  • मजबूत, स्थिर विद्युतचुंबकों और संवेदनशील रेडियोफ्रीक्वेंसी इलेक्ट्रॉनिक्स का विकास

आवेदन

  • प्रोटीन और अन्य जटिल जैव अणुओं की त्रिविमीय संरचना का निर्धारण करना
  • चिकित्सा में चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई)
  • रासायनिक संश्लेषण गुणवत्ता नियंत्रण
  • मेटाबोलॉमिक्स अनुसंधान
  • पॉलिमर और ठोस पदार्थों के लक्षण वर्णन के लिए सामग्री विज्ञान

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • वास्तविक समय में मस्तिष्क की गतिविधि का मानचित्रण करने के लिए कार्यात्मक एमआरआई (एफएमआरआई)।
  • जीवित जीवों में गैर-आक्रामक चयापचय संबंधी अध्ययनों के लिए इन-विवो एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी
  • solid-state nmr for analyzing insoluble materials like उत्प्रेरक and polymers
  • hyperpolarization techniques to dramatically increase nmr signal sensitivity for मेडिकल इमेजिंग
  • कृषि या खनन में क्षेत्र विश्लेषण के लिए पोर्टेबल, कम-क्षेत्र एनएमआर उपकरण
  • एनएमआर-आधारित दवा स्क्रीनिंग का उपयोग करके उन यौगिकों की पहचान करना जो लक्षित प्रोटीनों से बंधते हैं
  • नाभिकीय स्पिन क्यूबिट्स पर आधारित क्वांटम कंप्यूटिंग (तरल-अवस्था एनएमआर क्यूसी)
  • खाद्य पदार्थों की प्रामाणिकता का उपयोग मिलावटी जैतून के तेल या शहद जैसी धोखाधड़ी का पता लगाने के लिए किया जाता है।
  • रासायनिक प्रतिक्रियाओं की वास्तविक समय निगरानी के लिए फ्लो एनएमआर
  • अणुओं के आकार और आकृति तथा छिद्रयुक्त संरचनाओं के अध्ययन के लिए विसरण एनएमआर का उपयोग।
Related to: NMR, nuclear magnetic resonance, स्पेक्ट्रोस्कोपी, chemical shift, MRI, molecular structure, spin, radiofrequency, Larmor frequency, magnetic field.

ऐतिहासिक संदर्भ

नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी

1910
1940
1940
1946
1950
1960
1970
1900
1912
1940
1940
1950
1950
1960
1970

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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