Развитие методов ЯМР в слабых магнитных полях для исследования жидких систем

Номер гранта:13-03-91372
Область научного знания:химия и науки о материалах
Тип конкурса: (СТ_а)(ст_а) совместный конкурс российско-турецких проектов
Год выполнения:2013г.
Руководитель: Чижик В.И.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Основной задачей проекта является детальное изучение особенностей магнитного резонанса (ЯМР) в магнитном поле Земли с целью выяснения некоторых недостаточно изученных аспектов этого явления, а также разработки новых приложений низкочастотного ЯМР. Для решения поставленной задачи планируется провести комплексное взаимодополняющее исследование, используя потенциал научных групп Санкт-Петербургского университета и Gebze Institute of Technology (Турция). При выполнении проекта планируется получить следующие основные результаты: 1. Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности предполяризации спиновой системы с помощью вспомогательного переменного магнитного поля. Ожидается, что при реализации адиабатичности изменения суммарного магнитного поля, действующего на образец, метод позволит достичь большей намагниченности при уменьшении длительности переходного процесса в приемном тракте во время выключения предполяризации. 2. Исследование модуляционных эффектов в слабом магнитном поле, важных с точки зрения методики регистрации ЯМР в присутствии флуктуаций магнитного поля Земли (для спектров высокого разрешения) и интересных в связи c имеющимися данными о влиянии слабых переменных магнитных полей на живые организмы. 3. Создание спектрометра ЯМР в магнитном поле Земли в сочетании с датчиком сигналов на основе SQUID должно позволить реализовать принципиально новый уровень чувствительности. Это является новой технологией, развиваемой в последнее время. 4. Результаты исследования спектральных характеристик различных жидкостей (включая компоненты взрывчатых или запрещенных веществ) в магнитном поле Земли.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Основной задачей проекта является детальное изучение особенностей магнитного резонанса (ЯМР) в магнитном поле Земли с целью выяснения некоторых недостаточно изученных аспектов этого явления, а также разработки новых приложений низкочастотного ЯМР. При выполнении проекта получены следующие основные результаты: 1. Выполнено теоретическое обоснование и получено экспериментальное подтверждение возможности пре-поляризации спиновой системы с помощью вспомогательного низкочастотного переменного магнитного поля. При реализации адиабатичности изменения суммарного магнитного поля, действующего на образец, метод позволяет достичь большей намагниченности при уменьшении длительности переходного процесса в приемном тракте во время выключения пре-поляризации. 2. Проведена модернизация электронной части и программного обеспечения имеющегося в СПбГУ ЯМР-спектрометра в магнитном поле Земли с целью расширения возможностей и реализации гибкого управления структурой экспериментов, в том числе выполнена разработка и изготовление помехоустойчивого датчика сигналов ЯМР. Усовершенствования аппаратуры произведены на современной элементной основе. Создан вариант прибора, работающего в условиях обычной лаборатории. Оказана помощь турецкой стороне в настройке аналогичного прибора (турецкими коллегами получены первые сигналы ЯМР в земном поле). 3. Предложены новые способы нейтрализации (подавления) сильной линии в спектре ЯМР для улучшения регистрации слабых линий. Это актуально при получении спектров органических молекул в очень слабых магнитных полях (например, в поле Земли), когда интенсивность сателлитов в спектре пропорциональна естественному содержанию изотопа 13С (1 %), и необходимо многократное накопление сигналов. 4. Рассмотрены условия регистрации сигналов ЯМР в замкнутых диамагнитных металлических контейнерах, что важно для контроля жидкостей при досмотре, если откупоривание контейнера по каким-либо причинам нежелательно или невозможно. Рассчитано влияние металлической оболочки на структуру переменных магнитных полей в пределах образца и на добротность приёмного радиочастотного контура. Экспериментально получены сигналы от протонов воды в алюминиевых банках в магнитном поле Земли на частоте около 2кГц (это становится принципиально невозможным при частотах более 10 – 20 кГц). 5. Магнитное поле Земли подвержено естественным флуктуациям и вариациям из-за техногенных причин. Этот эффект приводит к «блужданиям» резонансной частоты и затрудняет (а иногда делает невозможным) получение спектров в условиях накопления сигналов. Предложенные ранее методы нейтрализации этих эффектов имеют существенные недостатки. В проекте предлагается применить способ со вспомогательным (опорным) датчиком сигналов ЯМР. Первоначально способ был предложен одним из исполнителей проекта для других целей (при ЯМР-каротаже скважин). Для реализации способа разработана и испытана специальная компьютерная программа. 6. Создана основа базы данных о спектральных и релаксационных характеристиках ЯМР в магнитном поле Земли для различных веществ по литературным данным.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 29.03.2024.
Помог ли вам материал?
-3    6