Anizotrópfázisú NMR. Mérések szilárd és részlegesen rendezett fázisbanSzalontai Gábor, Veszprémi Egyetem
A szélesebb vegyész és biológus társadalom számára az NMR spektroszkópia mind a mai napig elsősorban folyadékfázisú mérési eljárás. Ugyanakkor az elmúlt két évtizedben mind az elmélet mind a gyakorlat vonatkozásában rendkívüli fejlődés következett be az ún. anizotrópfázisú NMR területén. Anizotróp fázis alatt azokat a mérési körülményeket értjük, amikor a molekuláris mozgások korlátozottak, nem következik be az izotróp fázist jellemző teljes kiátlagolódás, tehát a kölcsönhatások irányfüggése még fennáll. Ilyen értelemben természetesen a szilárd fázisban tapasztalhatóak a legerősebb hatások, de a részlegesen rendezett fázisokban is megmarad az irányfüggés, bár általában lényegesen csökkentett mértékben, ami azonban inkább előny mint hátrány.
Az összes NMR-es szempontból fontos kölcsönhatás (kémiai árnyékolás, dipoláris csatolások, skaláris csatolások, kvadrupoláris hatás) anizotróp, bár a tapasztalt hatás mértéke a kérdéses kölcsönhatástól függ és emiatt nagyon eltérő lehet. Szerencsére az irányfüggést leíró tényező (3cos2q-1) azonos minden esetben, ez tette lehetővé - az R.Andrew által még 1958-ban javasolt eljárást (a külső térhez képest ferdén forgatás), ami szilárdfázisú minták esetében is megteremtette a nagyfelbontású spektrumok készítésének lehetőségét. Fontos hangsúlyozni, hogy a szilárdfázisú spektrumok információtartalma általában nagyobb a folyadékfázisú-akénál, hiszen nem “leegyszerűsödött átlagspektrumokat” látunk.
A szilárd fázisban való mérés erre a célra kialakított mérőfejek és nagyteljesítményű proton-lecsatoló tér alkalmazását igényli. A bemutatandó példák folyadékspektrumokban nem tapasztalható jelenségekre (homonukleáris J-újracsatolás, csatolás kvadrupoláris és 1/2-es spinű magok között, másodrendű maradék kvadrupoláris hatások, rotációs rezonancia jelenségek) vonatkoznak.
A folyadékkristályos fázisban való mérés nem követel különleges berendezést, a rendezettség a fázis tulajdonsága, kellemes következménye a kicsi, de általában jól mérhető ún. “maradék” hatások jelenléte. Ezek jelentősége azonban óriási, hiszen pl. magtávolságokra vagy molekuláris mozgásokra esetleg a vendégmolekula formájára vonatkozó információt szolgáltatnak. A példák liotróp, nematikus fázisban tapasztalt jelenségekre (2H NMR, maradék kvadrupoláris csatolások, optikai tisztaság meghatározás, stb.) vonatkoznak.