Вода, заключенная в бакиболлы: работа над «превращением спинового изомера» может улучшить магнитно-резонансную томографию

Молекулы воды могут существовать как один из двух изомеров в зависимости от того, как ориентированы спины их двух атомов водорода: орто, где спины параллельны и имеют номер спина 1, и пара, где спины антипараллельны и имеют номер спина. из 0. Ученые полагают, что любая данная молекула может переходить из орто- в пара-спиновые состояния и наоборот, процесс, известный как преобразование ядерного спина.«В настоящее время не до конца понятны механизмы этого превращения, равно как и то, сколько времени требуется молекулам, чтобы превратиться из одного спинового изомера в другой», — сказал Сальваторе Мамоне, физик, получивший докторскую степень в Саутгемптонском университете, и ведущий автор JCP. бумага. «Чтобы изучить это, нам нужно было выяснить, как уменьшить сильные межмолекулярные взаимодействия, которые ответственны за агрегацию, и снизить вращательную подвижность молекул воды».Ответ состоял в том, чтобы использовать химические реакции, чтобы открыть дыру в сферах фуллерена (C60, также известный как бакибол), ввести молекулы воды и затем закрыть «клетки», чтобы сформировать комплекс, называемый H2O @ C60. «В конце этого синтетического препарата, получившего название« молекулярная хирургия », мы обнаруживаем, что от 70 до 90 процентов клеток заполнены, что дает нам значительное количество молекул воды для исследования», — сказал Мамоне. «Поскольку молекулы [воды] разделены клетками, существует большая свобода вращения, которая делает возможным наблюдение орто- и пара-изомеров».

В своем эксперименте исследователи быстро охладили отдельные образцы H2O @ C60 от 50 Кельвинов (минус 223 градусов Цельсия) до 5 К (минус 268 градусов Цельсия), а затем отслеживали их ЯМР-сигнал каждые несколько минут в течение нескольких дней.«Поскольку наблюдаемый сигнал ЯМР пропорционален количеству орто-воды в образце [пара-вода с числом спина 0 означает« ЯМР молчит »], мы можем отслеживать процентное содержание орто- и пара-изомеров в любое время и в любое время. температура, — объяснила Мамоне. «При 50 К мы обнаруживаем, что 75 процентов молекул воды находятся в орто, а при 5 К они становятся почти на 100 процентов парами. Таким образом, мы знаем, что после быстрого скачка температуры равновесие восстанавливается путем преобразования орто в пара. — и мы видим эту конверсию в реальном времени ».Неожиданным результатом эксперимента было то, что исследователи наблюдали закон скорости второго порядка в кинетике спиновой конверсии, который доказывает, что пары молекул должны взаимодействовать, чтобы преобразование произошло. «Предыдущие исследования предполагали, что другие ядерные спины могут вызывать конверсию, но мы обнаружили, что это не относится к H2O @ C60», — сказал Мамоне.

Затем исследовательская группа планирует изучить роль концентраций изомеров и температуры в процессе преобразования, преобразование пара-воды в орто («обратное преобразование»), как обнаруживать отдельные орто- и пара-молекулы воды на поверхностях, и спиновые изомеры в других молекулах с фуллереновыми каркасами.Помимо Саутгемптонского университета, исследователи из этой статьи связаны с Колумбийским и Ноттингемским университетами.

9 комментариев к “Вода, заключенная в бакиболлы: работа над «превращением спинового изомера» может улучшить магнитно-резонансную томографию”

  1. Щурова Диана

    Он участвовал в захвате государственного учреждения, делал сепаратистские призывы и он не арестован, что происходит в стране ?!! Когда в этой стране разная сепаратистская шваль получит адекватную, но законную оценку, власть должна! защищать государственность, или это явный признак ненадлежащего, халатного и недостаточно выполнянения обязанностей, на выполнение который украинский! народ их нанял.

  2. Леонид Касьянович

    И учти, что тогда в России шла реальная война, а не сиденье в окопах.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.