Beiträge zur T1 Relaxation

Atomkerne können eine magnetisches Moment haben
Erzeugung detektierbarer Magnetisierung
Resonanz- bzw.
Larmorfrequenz
(Free Induction
Decay - F(t))
Für Kerne mit Spin 1/2,
z.B. 1H, 15N, 13C, 31P
Magnetfeld B0
(Spektrum F(!= "/(2#))
1D 1H Spektrum
eines Proteins
Aus H. Kessler !Skriptum zur Vorlesung OCIV", TU München
Longitudinale und transversale Relaxation
Beiträge zur T1 Relaxation
Die Relaxation nach Abschalten des B1-Impulses wird von zwei
unabhängigen Relaxationsprozessen bestimmt:
dMz(t)/dt = (M0-Mz)/T1
1) Spin-Gitter- bzw. longitudinale Relaxation -> die entsprechende
Zeitkonstante T1 beschreibt die Rückbildung der Gleichgewichts-zMagnetisierung
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2) Spin-Spin- bzw. transversale Relaxation -> die Zeitkonstante T2
beschreibt den Rückgang der x,y-/transversalen Magnetisierung auf 0.
T1 und T2 sind wesentlich länger als der Puls (µs)und liegen meist im
Bereich 0,1-10s.Es gilt: T2 # T1.
T1
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T2
Rotations- und Translationsbewegungen der Moleküle -> zeitlich
fluktuierende B"(t) Felder mit Bx-, By-Komponenten mit "0
Anwesenheit paramagnetischer Substanzen, -> T $ µ, das B"(t)
erzeugt -> µ von e- 103 höher als von Kern
Für schwere I=1/2 Kerne zudem: Anisotropie der chemischen
Verschiebung (CSA), Rotationen von Methylgruppen (Spinrotationen)
und skalare Kopplung zu Quadrupolkernen wie z.B. 35Cl, 79Br (mehr
zu T1 - siehe folgendes Skript über 13C-Relaxation)
Merke: der Zeitabstand zwischen Wiederholungen eines NMRExperiments (recycling delay) sollte %T1 sein.
Beiträge zur T2 Relaxation
dMx(t)/dt = &MxB0 - Mx/T2
dMy(t)/dt = -&MyB0 - My/T2
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Allgemein: ähnliche Beiträge wie für T1, aber Mx,y kann abgebaut
werden ohne dass Mz zunimmt.
Rotations- und Translationsbewegungen der Moleküle -> zeitlich
flukt. B"(t) Felder mit Bx-, By-, sowie Bz-Komponenten mit "0
Wichtiger Mechanismus für T2: E-Austausch innerhalb Spinsystem:
-> Übergang von Kern I ändert das lokale Feld des Nachbarkerns J
mit der richtigen Frequenz, um einen Übergang !in die
Gegenrichtung" einzuleiten
Konformationsumwandlungen/ Tautomerien/
Protonenübertragungsreaktionen mit einer bestimmten Frequenz
Feldinhomogenitäten (wenn einbezogen -> T2*)
Merke: T2 relevant für Linienbreite, Dauer der Aquisitionszeit
Abfall des FID mit exp(-t/T2*)