Magisk vinkel - Magic angle spinning
I faststof-NMR- spektroskopi er magisk vinkel-spinning (MAS) en teknik, der rutinemæssigt bruges til at producere NMR-spektre med bedre opløsning. MAS NMR består i at spinde prøven (normalt med en frekvens på 1 til 130 kHz ) i den magiske vinkel θ m (ca. 54,74 °, hvor cos 2 θ m = 1/3 ) i forhold til magnetfeltets retning .
Tre hovedinteraktioner, der er ansvarlige for faststof -NMR ( dipolar , kemisk skiftanisotropi , firrupolær ) fører ofte til meget brede og funktionløse NMR -linjer. Disse tre interaktioner i faste stoffer er imidlertid orienteringsafhængige og kan i nogen grad beregnes i gennemsnit af MAS:
- Den nukleare dipolære interaktion har en afhængighed, hvor er vinklen mellem den interne atomakse og det primære magnetfelt. Som et resultat forsvinder den dipolære interaktion ved den magiske vinkel and m, og interaktionen, der bidrager til linjebredningen, fjernes. Selvom alle interne nukleare vektorer ikke kan indstilles til den magiske vinkel, giver rotation af prøven omkring denne akse den samme effekt, forudsat at frekvensen er sammenlignelig med interaktionens. Derudover vises et sæt snurrende sidebånd på spektrene, som er skarpe linjer adskilt fra den isotrope resonansfrekvens med et multiplum af spinninghastigheden.
- Den kemiske skiftanisotropi (CSA), som repræsenterer orienteringsafhængigheden af det kemiske skift. Pulvermønstre, der genereres af CSA -interaktionen, kan beregnes i gennemsnit af MAS, hvilket resulterer i en enkelt resonans centreret ved det isotropiske kemiske skift (massemidtpunktet i pulvermønsteret).
- Den firrupolare interaktion er kun delvist gennemsnit af, at MAS efterlader en resterende sekundær quadrupolar interaktion.
I løsningstilstands-NMR beregnes de fleste af disse interaktioner i gennemsnit på grund af den hurtige tidsgennemsnitlige molekylære bevægelse, der opstår på grund af den termiske energi (molekylær tumbling).
Den fysiske spinding af prøven opnås via en impuls luft turbine mekanisme, hvor prøverøret løftes med et leje komprimeret gas for at fjerne friktion, og derefter centrifugeret med en drivgas. Prøverør er hule cylindre, der kommer i en række ydre diametre fra 0,70 til 7 mm, monteret med en turbinhætte. Rotorerne er typisk fremstillet af zirconiumoxid, selvom der kan findes andre keramiske materialer ( siliciumnitrid ) eller polymerer ( poly (methylmethacrylat) (PMMA), polyoxymethylen (POM)). Aftagelige hætter lukker enderne af prøverøret. De er fremstillet af en række materialer typisk Kel-F , Vespel eller zirconia og bornitrid til et udvidet temperaturområde.
Magic-spinning blev først beskrevet i 1958 af Edward Raymond Andrew , A. Bradbury og RG Eades og uafhængigt i 1959 af I. J. Lowe. Navnet "magic-angle spinning" blev opfundet i 1960 af Cornelis J. Gorter på AMPERE-kongressen i Pisa.
Variationer
Høj opløsning Magic-Angle Spinning (HR-MAS)
HRMAS anvendes normalt på opløsninger og geler, hvor dipol-dipol-interaktioner ikke er tilstrækkeligt gennemsnit af den mellemliggende molekylære bevægelse. HRMAS kan dramatisk gennemsnitliggøre resterende dipolære interaktioner og resultere i spektre med linewidths, der ligner NMR i opløsningstilstand. HRMAS forbinder kløften mellem løsningstilstand og faststof-NMR og muliggør brug af løsningstilstandsforsøg
HRMAS og dets medicinske forskningsapplikation blev først beskrevet i en undersøgelse fra 1997 af humant hjernevæv fra en neurodegenerativ lidelse.
Løsning Magic Angle Spinning
Brug af Magic Angle Spinning er blevet udvidet fra faststof til flydende (opløsning) NMR.
Magisk vinkel
Den magiske vinkel-drejning (MAT) teknik, der blev introduceret af Gan, anvender langsom (ca. 30 Hz) rotation af en pulveriseret prøve i den magiske vinkel i samklang med pulser synkroniseret til 1/3 af rotorperioden for at opnå isotropisk forskydningsinformation i en dimension af et 2D -spektrum.
Magiske vinkelspindelsfærer
I stedet for at bruge cylindriske rotorer kan roterende kugler drejes stabilt i den magiske vinkel, som kan bruges til at øge spolernes fyldningsfaktor og dermed forbedre følsomheden. Magiske vinkelspindelsfærer tillader stabil MAS med hurtigere centrifugeringshastigheder.