Fakulteta za podiplomski študij

Jedrska magnetna resonanca v trdnem

Predmet se izvaja v programu:
Podiplomski študijski program Fizika (tretja stopnja)

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 v trdnih snoveh. Pridobljeno znanje jim bo predstavljalo izhodišče za nadaljnje usmerjeno in poglobljeno izpopolnjevanje v izbrani smeri (npr. magnetna resonanca farmacevtskih snovi, magnetna resonanca polimerov, magnetna resonanca biološko zanimivih snovi, magnetna resonanca anorganskih materialov itd.).

Pogoji za vključitev v delo oz.
za opravljanje študijskih obveznosti

/

Vsebina

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

    2. Interakcija jedra z okolico

    (kemijski premik, dipolna interakcija, kvadrupolna interakcija, hiperfina sklopitev, Knightov premik; organske in biološko zanimive snovi, diamagnetne snovi, paramagnetne snovi, kovine)

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

    4. Jedrska magnetna resonanca visoke ločljivosti v trdnem (vrtenje pod magičnim kotom, velikostni redi interakcij, homogene in nehomogene razširitve črt, dipolno razklaplanje, vrtenje vzorca okoli dveh osi pri spektroskopiji kvadrupolnih jeder)

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

    6. Zahtevnejše meritve (dvojna resonanca in navzkrižna polarizacija, dvodimenzionalne meritve, metode za odpravljanje kvadrupolne razširitve črt)

    7. Teorija povprečnega Hamiltonovega operatorja (homonuklearne in heteronuklearne interakcije in vrtenje vzorca pod magičnim kotom, meritve sklopitev med jedri, posredno opazovanje večkvantnih prehodov)

    8. Primeri uporabe jedrske magnetne resonance v trdnem

    9. Praktično delo na spektrometru (nastavitev magičnega kota, nastavitev homogenosti polja, umeritev jakosti radiofrekvenčnih polj, eksperiment z navzkrižno polarizacijo, meritev T1 in T2, obdelava podatkov npr. s programom VnmrJ)

    10. Simulacije eksperimentov s paketom Simpson

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:

Študenti bodo spoznali osnove jedrske magnetne resonance 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 moderne metode za merjenje visokolocljivih spektrov v trdnih snoveh in se seznanili s specificnimi lastnostmi biološko zanimivih snovi, polimerov, anorganskih materialov itd. Srecali se bodo z nekaterimi najkoristnejsimi metodami magnetne resonance in najosnovnejse tudi prakticno preskusili na spektrometru. Naucili se bodo obdelovati izmerjene spektre in simulirati delovanje preprostih pulznih sekvenc.

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, udeležba pri praktičnem delu, ustni izpit (50/20/30)

Reference nosilca

Izredni profesor za področje fizike na Univerzi v Novi Gorici.

1. MALI, Gregor, MAZAJ, Matjaž, ARČON, Iztok, HANŽEL, Darko, ARČON, Denis, JAGLIČIĆ, Zvonko. Unraveling the arrangement of Al and Fe within the framework explains the magnetism of mixed-metal MIL-100(Al,Fe). The journal of physical chemistry letters, ISSN 1948-7185, 2019, vol. 10, no. 6, str. 1464-1470, doi: 10.1021/acs.jpclett.9b00341. [COBISS.SI-ID 32220711]

2. MALI, Gregor. Ab initio crystal structure prediction of magnesium (poly)sulfides and calculation of their NMR parameters. Acta crystallographica. Section C, Structural chemistry, ISSN 2053-2296, 2017, vol. C73, pt. 3, str. 229-233, doi: 10.1107/S2053229617000687. [COBISS.SI-ID 6107674]

3. KRAJNC, Andraž, VARLEC, Jure, MAZAJ, Matjaž, RISTIĆ, Alenka, ZABUKOVEC LOGAR, Nataša, MALI, Gregor. Superior performance of microporous aluminophosphate with LTA topology in solar-energy storage and heat reallocation. Advanced energy materials, ISSN 1614-6840, 2017, vol. 7, iss. 11, str. 1601815-1-1601815-8, doi: 10.1002/aenm.201601815. [COBISS.SI-ID 6070810]

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 : International edition, ISSN 1433-7851, 2015, vol. 54, iss. 36, str. 10535-10538, doi: 10.1002/anie.201504426. [COBISS.SI-ID 5735962]

5. UKMAR GODEC, Tina, ČENDAK, Tomaž, MAZAJ, Matjaž, KAUČIČ, Venčeslav, MALI, Gregor. Structural and dynamical properties of indomethacin molecules embedded within the mesopores of SBA-15: a solid-state NMR view. The journal of physical chemistry. C, Nanomaterials and interfaces, ISSN 1932-7447, 2012, vol. 116, no. 4, str. 2662-2671, doi: 10.1021/jp2087016. [COBISS.SI-ID 4893978]

Univerzitetna koda predmeta: 3FIi02

Letnik: 1

Predavatelj:

ECTS: 6

Obseg:

  • Predavanja: 10 ur
  • Vaje: 40 ur
  • Samostojno delo: 130 ur

Vrsta predmeta: izbirni

Jeziki: angleški

Metode poučevanja in učenja:
predavanja