دستگاه رزونانس مغناطیسی هسته‌ای NMR

 

رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (Nuclear Magnetic Resonance, NMR) یکی از پیشرفته‌ترین تکنیک‌های طیف‌سنجی در شیمی، بیوشیمی و علوم مواد است که برای تعیین ساختار مولکولی، بررسی دینامیک مولکولی و آنالیز ترکیبات شیمیایی استفاده می‌شود. این روش بر اساس برهمکنش هسته‌های اتمی دارای اسپین غیرصفر (مانند ¹H، ¹³C، ¹⁵N) با میدان مغناطیسی قوی کار می‌کند.

 بخش آنالیز آزمایشگاه جامع تحقیقات مجهز به دستگاه های بسیار پیشرفته شامل دستگاه رزونانس مغناطیسی هسته ( NMR) و دستگاه کروماتوگرافی مایع طیف سنجی جرمی- جرمی ( LC-MS/MS) آماده ارائه خدمات به کلیه محققان و دانشجویان سراسر کشور  و دانشگاه های همجوار می باشد. در این مقاله با دستگاه NMR بروکر مدل300mHZ AVANCE III موجود در آزمایشگاه جامع تحقیقات شرق کشور مستقر در پژوهشگاه دانشگاه علوم پزشکی مشهد، آشنا خواهید شد.

 

دستگاه رزونانس مغناطیسی هسته ( NMR) بروکر مدل300mHZ AVANCE III

رزونانس مغناطیسی هسته تکنیکی است که از خواص مغناطیسی هسته‌های اتمی خاص بهره‌برداری می‌کند و می‌تواند برای تعیین خواص فیزیکی و شیمیایی اتم‌ها یا مولکول‌هایی که در آن‌ها قرار دارند استفاده شود. این تکنیک می‌تواند اطلاعات دقیقی در مورد ساختار، دینامیک، وضعیت واکنش و محیط شیمیایی مولکول‌ها ارائه دهد. میدان مغناطیسی درون مولکولی اطراف یک اتم در یک مولکول، فرکانس رزونانس را تغییر می‌دهد، بنابراین به جزئیات ساختار الکترونیکی یک مولکول و گروه‌های عملکردی آن دسترسی پیدا می‌کند.

آزمایش NMR از اصول انتقال انرژی هسته ای برای شناسایی ساختارهای مولکولی استفاده می‌کند. این کار با اعمال میدان مغناطیسی بر روی نمونه و اندازه‌گیری طول‌موج ساطع شده از انتقال انرژی هسته‌های باردار انجام می‌شود. این فرآیند بر چرخش هسته عنصر متکی است.

 

هنگامی که استفاده از طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای پارامغناطیسی غیرممکن نیست، طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای معمولاً بر روی ترکیبات دیامغناطیسی انجام می‌شود. طیف تشدید مغناطیسی هسته‌ای ترکیبات معدنی اغلب پیچیده‌تر از مواد آلی است زیرا سایر هسته‌ها نیز دارای گشتاورهای مغناطیسی هسته‌ای هستند.

آزمایشات روتین به شرح ذیل را می توان با این دستگاه انجام داد:

HNMR C13 NMR C13 APT F19 NMR P31 NMR

NOESY COZY HMBC HSQC DEPT

 

کارشناس مسئول دستگاه

جناب آقای دکتر ستار صابری

 

 

 

 

اصول کارکرد دستگاه NMR

 

1. میدان مغناطیسی قوی: دستگاه NMR از یک آهنربای ابررسانا استفاده می‌کند تا میدان مغناطیسی یکنواخت و پایدار ایجاد کند.

2. پالس‌های رادیویی: یک کویل فرستنده-گیرنده، پالس‌های رادیویی را به نمونه اعمال می‌کند و باعث تحریک هسته‌ها می‌شود.

3. تشخیص سیگنال: پس از قطع پالس، هسته‌ها به حالت پایه بازمی‌گردند و سیگنال‌هایی ساطع می‌کنند که توسط دستگاه دریافت و پردازش می‌شوند.

4. تجزیه و تحلیل داده‌ها: با استفاده از تبدیل فوریه (FT)، سیگنال‌های دریافتی به طیف NMR تبدیل می‌شوند که اطلاعاتی مانند جابه‌جایی شیمیایی (Chemical Shift)، ثابت کوپلاژ (J-coupling) و زمان آرامش (Relaxation Time) را ارائه می‌دهند.

 

• معرفی دستگاه Bruker Avance III 300 MHz

 

• ویژگی‌های کلیدی

  • فرکانس کاری: 300 مگاهرتز (برای هسته‌های ¹H)

  • میدان مغناطیسی: آهنربای ابررسانا با پایداری بالا

  • پروب‌های چند هسته‌ای: قابلیت آنالیز همزمان هسته‌های مختلف (¹H, ¹³C, ¹⁵N, ³¹P, etc.)

  • سیستم کنترل دیجیتال پیشرفته (Digital Console): کاهش نویز و افزایش حساسیت

  • نرم‌افزار TopSpin: برای پردازش و آنالیز داده‌های NMR

 

• کاربردهای دستگاه

  1. تعیین ساختار مولکولی (ترکیبات آلی، پپتیدها، پروتئین‌ها)

  2. آنالیز کمی و کیفی (خلوص نمونه، شناسایی ناخالصی‌ها)

  3. مطالعات دینامیک مولکولی (برهمکنش‌های پروتئین-لیگاند، تغییرات کنفورماسیونی)

  4. NMR حالت جامد (برای نمونه‌های نامحلول مانند پلیمرها و مواد بلوری)

   

 

 

مزایای دستگاه Bruker Avance III 300 MHz

✅ دقت بالا در تعیین ساختار مولکولی
✅ حساسیت عالی برای نمونه‌های با غلظت کم
✅ پایداری میدان مغناطیسی برای آزمایش‌های طولانی‌مدت
✅ قابلیت ارتقا به سیستم‌های پیشرفته‌تر مانند CryoProbe برای افزایش حساسیت

 

جمع‌بندی

 

دستگاه Bruker Avance III 300 MHz یکی از تجهیزات استاندارد در آزمایشگاه‌های پیشرفته NMR است که به دلیل دقت، پایداری و انعطاف‌پذیری در آنالیز طیف‌های مولکولی کاربرد گسترده‌ای دارد. این دستگاه در تحقیقات شیمی آلی، داروسازی، علوم زیستی و نانومواد استفاده می‌شود و داده‌های ارزشمندی برای تعیین ساختار و خواص مولکولی ارائه می‌دهد.