Fakulteta za naravoslovje

Jedrska magnetna resonanca

Predmet se izvaja v programu:
Znanost o materialih

Cilji in kompetence

Pri predmetu bodo študentje pridobili teoretično podlago in praktične izkušnje, ki jim bodo zadoščale za samostojno snemanje in vrednotenje spektrov jederske magnetne resonance, s poudarkom na trdnih snoveh. Pridobljeno znanje jim bo predstavljalo izhodišče za nadaljnje usmerjeno in poglobljeno izpopolnjevanje v izbrani smeri (npr. magnetna resonanca materialov, magnetna resonanca farmacevtskih snovi, magnetna resonanca polimerov, magnetna resonanca biološko zanimivih snovi itd.).

Vsebina

1. Snov v magnetnem polju (gostota magnetnega polja, magnetni dipolni moment, magnetizacija)

2. Jedrska magnetna resonanca (fizikalne lastnosti jeder, jedra v magnetnem polju, klasični opis, sunki radiofrekvenčnega polja, signal proste precesije)

3. Fourierova transformacija in spektralne črte.

4. NMR spektrometer

5. Interakcija jedra z okolico (kemijski premik, dipolna interakcija, kvadrupolna interakcija, hiperfina sklopitev, Knightov premik; organske in biološko zanimive snovi, diamagnetne snovi, paramagnetne snovi, kovine)

6. Spektralne črte praškastih vzorcev, lokalna simetrija in značilnosti črt

7. Jedrska magnetna resonanca visoke ločljivosti v trdnem (vrtenje pod magičnim kotom, velikostni redi interakcij, homogene in nehomogene razširitve črt, dipolno razklapljanje)

8. Zahtevnejše meritve (dvojna resonanca in navzkrižna polarizacija, spinski odmev, dvodimenzionalne meritve)

9. Relaksacija (spin-mrežna relaksacija, spin-spinska relaksacija, meritev T1 in T2)

10. Primeri uporabe jedrske magnetne resonance v trdnem

11. Praktično delo na spektrometru (nastavitev magičnega kota, nastavitev homogenosti polja, umeritev jakosti radiofrekvenčnih polj, eksperiment z navzkrižno polarizacijo, meritev T1 in T2)

12. Obdelava izmerjenih podatkov s programoma ‘NMRprocessor’ in ‘Dmfit’

Predvideni študijski rezultati

Študentje bodo spoznali osnove jedrske magnetne resonance s poudarkom na jedrski magnetni resonanci v trdnih snoveh. Razumeli bodo, katere interakcije v snovi narekujejo obliko spektra in kaj na podlagi takega spektra lahko povemo o okolici jeder, s tem pa o lokalni strukturi in dinamiki v trdni snovi. Spoznali bodo sodobne metode za merjenje visokoločljivih spektrov v trdnih snoveh in najosnovnejše tudi praktično preskusili na spektrometru. Naučili se bodo obdelovati in vrednotiti izmerjene spektre.

Temeljna literatura in viri

  • M. H. Levitt, Spin dynamics, Wiley, Chichester 2002.

  • C. P. Slichter, Principles of magnetic resonance, Springer, Berlin 1996.

  • M. Mehring, Principles of high resolution NMR in solids, Springer, Berlin 1983.

  • S. E. Ashbrook, M. J. Duer, Structural information from quadrupolar nuclei in solid state NMR, Concepts in Magnetic Resonance Part A: Bridging Education and Research, 28 (2006) 183-248.

  • Načini ocenjevanja

    Seminar (50%), udeležba pri praktičnem delu (0%), ustni izpit (50%)

    Reference nosilca

    Prof. dr. Gregor Mali:

    Izredni profesor za področje fizike na Univerzi v Novi Gorici/

    Izbrane objave:

    1. MALI, Gregor, UBRANI M., Manu Patel, MAZAJ, Matjaž, DOMINKO, Robert. Stable crystalline forms of Na polysulfides : experiment versus ab initio computational prediction. Chemistry, ISSN 0947-6539. [Print ed.], Mar. 2016, vol. 22, iss.10, str. 3355-3360. doi: 10.1002/chem.201504242. [COBISS.SI-ID 5858586]

    2. PIRNAT, Klemen, MALI, Gregor, GABERŠČEK, Miran, DOMINKO, Robert. Quinone-formaldehyde polymer as an active material in Li-ion batteries. Journal of power sources, ISSN 0378-7753, May 2016, vol. 315, str. 169-178, doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.03.010. [COBISS.SI-ID 5889562]

    3. VARLEC, Jure, KRAJNC, Andraž, MAZAJ, Matjaž, RISTIĆ, Alenka, VANATALU, Kalju, OSS, Andres, SAMOSON, Ago, KAUČIČ, Venčeslav, MALI, Gregor. Dehydration of AlPO [sub] 4-34 studied by variable-temperature NMR, XRD and first-principles calculations. New journal of chemistry, ISSN 1144-0546, iss. 5, vol. 40, may 2016, str. 4178-4186, ilustr. doi: 10.1039/C5NJ02838H. [COBISS.SI-ID 5835546]

    4. KRAJNC, Andraž, KOS, Tomaž, ZABUKOVEC LOGAR, Nataša, MALI, Gregor. A simple NMR-based method for studying the spatial distribution of linkers within mixed-linker metal-organic frameworks. Angewandte Chemie, ISSN 1433-7851. [Print ed.], Sep. 2015, vol. 54, iss. 36, str. 10535-10538. doi: 10.1002/anie.201504426. [COBISS.SI-ID 5735962]

    6. VIŽINTIN, Alen, LOZINŠEK, Matic, KUMAR CHELLAPPAN, Rajesh, FOIX, Dominique, KRAJNC, Andraž, MALI, Gregor, DRAŽIĆ, Goran, GENORIO, Boštjan, DEDRYVÈRE, Rémi, DOMINKO, Robert. Fluorinated reduced graphene oxide as an interlayer in Li-S batteries. Chemistry of materials, ISSN 0897-4756. [Print ed.], Oct. 2015, vol. 27, no. 20, str. 7070-7081. doi: 10.1021/acs.chemmater.5b02906. [COBISS.SI-ID 29021479]

    7. MALI, Gregor, TREBOSC, Julien, MARTINEAU, Charlotte, MAZAJ, Matjaž. Structural study of Mg-based metal-organic frameworks by X-ray diffraction, [sup] 1H, [sup] 13C and [sup] 25Mg solid-state NMR spectroscopy, and first-principles calculations. The journal of physical chemistry. C, Nanomaterials and interfaces, ISSN 1932-7447, Apr. 2015, vol. 119, iss. 14, str. 7831-7841, ilustr. doi: 10.1021/acs.jpcc.5b01381. [COBISS.SI-ID 37867269]

    Univerzitetna koda predmeta: 2ZMA17

    Letnik: 2

    Semester: 2

    Nosilec predmeta:

    Predavatelj:

    ECTS: 6

    Obseg:

    • Predavanja: 20 ur
    • Vaje: 10 ur
    • Seminar: 5 ur
    • Samostojno delo: 120 ur

    Vrsta predmeta: izbirni

    Jeziki: slovenski / angleški

    Metode poučevanja in učenja:
    predavanja, vaje (praktično delo na spektrometru, obdelava izmerjenih spektrov, vrednotenje), seminarska naloga