Ny nuklear magnetisk resonansmetode muliggør overvågning af kemiske reaktioner i metalbeholdere

Kernemagnetisk resonans (NMR) anvendes i en lang række anvendelser. I kemi, nuklear magnetisk resonansspektroskopi er i standardbrug til analyseformål, i det medicinske område, magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) bruges til at se strukturer og stofskifte i kroppen. Forskere ved Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) og Helmholtz Institute Mainz (HIM), arbejder i samarbejde med gæsteforskere fra Novosibirsk i Rusland, har udviklet en ny metode til at observere kemiske reaktioner.

Til dette formål bruger de NMR -spektroskopi, men med et usædvanligt twist:Der er ikke noget magnetfelt. "Denne teknik har to fordele. Til at begynde med, vi er i stand til at analysere prøver i metalbeholdere og, på samme tid, vi kan undersøge mere komplekse stoffer, der består af forskellige typer komponenter, "sagde professor Dmitry Budker, leder af den Mainz-baserede gruppe. "Vi tror, ​​at vores koncept kan være yderst nyttigt, når det kommer til praktiske anvendelser."

Som en kemisk teknik, NMR -spektroskopi bruges til at analysere sammensætningen af ​​stoffer og til at bestemme deres strukturer. Højfelt NMR bruges ofte, som tillader ikke -destruktiv undersøgelse af prøver. Imidlertid, denne metode kan ikke bruges til at observere kemiske reaktioner i metalbeholdere, fordi metallet fungerer som et skjold, forhindrer penetration af de relativt høje frekvenser. Af denne grund, NMR -prøvebeholdere er typisk lavet af glas, kvarts, plast, eller keramik. Desuden, højfelt-NMR-spektre af heterogene prøver indeholdende mere end en komponent har en tendens til at være dårlige. Der er mere avancerede begreber, men disse har ofte den ulempe, at de ikke muliggør monitorering af reaktioner in situ.

Anvendelse af magnetisk resonans fra nul til ultralavfelt foreslået som en løsning

Teamet ledet af professor Dmitry Budker har således foreslået brug af nukleart til ultralavt felt nuklear magnetisk resonans, ZULF NMR for kort, for at omgå problemerne. I dette tilfælde, på grund af fraværet af et stærkt eksternt magnetfelt, en metalbeholder vil ikke have en screeningseffekt. Forskningsgruppen brugte et titanium reagensglas og et konventionelt glas NMR reagensglas til sammenligning i deres eksperimenter. I hvert tilfælde, para-beriget hydrogengas blev boblet i en væske for at starte en reaktion mellem dets molekyler og hydrogenet.

Resultaterne viste, at reaktionen i titaniumrøret let kunne overvåges ved hjælp af ZULF NMR. Det var muligt at observere kinetikken i den igangværende reaktion med høj spektroskopisk opløsning, mens den konstant boblede parahydrogengas. "Vi forventer, at ZULF NMR vil finde anvendelse inden for katalyse til operando og in situ reaktionsovervågning samt i undersøgelsen af ​​kemiske reaktionsmekanismer under realistiske forhold, "skriver forskerne i deres artikel offentliggjort i det førende videnskabelige tidsskrift Angewandte Chemie International Edition .

Tre forskere fra International Tomography Center i Novosibirsk var også involveret i projektet, nemlig professor Igor V. Koptyug, en gæsteforsker ved HIM i Mainz, Dudari B. Burueva, en doktorand i Koptyug, der også var en gæsteforsker og en fælles første forfatter til den nu offentliggjorte undersøgelse, og Dr. Kirill V. Kovtunov. "Desværre, vores kollega Kirill Kovtunov døde under udarbejdelsen af ​​manuskriptet til denne publikation. Hans bidrag var meget vigtige for os, "anerkendte professor Dmitry Budker. Endvidere, en gruppe unge forskere fra HIM og JGU samarbejdede i forskningsprojektet, nemlig fælles første forfatter Dr. James Eills, og Dr. John W. Blanchard, sammen med doktorander Antoine Garcon og Román Picazo Frutos.