원리 및 기능
원자핵이 자기장 속에 놓이면 무질서하게 흩어져 있던 핵들이 몇 가지 상태(에너지 상태=2I+1)로 배열하게 됩니다. 기본 자기장외에 외부에서 또 다른 전자기파를 주면 몇 개의 에너지 상태로 나누어져 있던 핵 스핀들이 에너지 차이에 해당하는 만큼의 전자기파를 흡수하여 낮은 에너지 상태에서 높은 에너지 상태로 옮겨집니다. 이것을 공명현상(Resonance)이라고 하며, 물질이 일정한 자기장 속에 놓였을 때 그것을 구성하고 있는 핵에 의해 발생하므로 핵자기 공명현상(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)이라고 합니다.
핵자기 공명현상이 중요한 이유는 한 분자 속에는 여러 종류의 핵이 있고 그들 각각이 느끼는 자장의 세기는 화학적 환경에 따라서 조금씩 차이가 있기 때문에 공명현상을 일으키는 에너지가 조금씩 달라서 분자의 환경을 유추할 수 있기 때문입니다.
NMR을 통하여 분석할 수 있는 핵 종은 수십 가지이지만 일반적으로 가장 많이 사용되는 원소는 수소(1H), 탄소(13C), 불소(19F), 인(31P) 등이 있습니다.
거대 분자/생체 고분자의 구조 규명, 유기/무기/신소재 합성실험에서의 분석 연구, 유전자 연구와 신약 개발 등 이학/생명공학/의약학의 다양한 분야에서 시료를 파괴하지 않고 액체상태의 시료분자 연구를 수행 할 수 있습니다.
기기활용
본 기관의 300MHz NMR은 매년 개최하는 Workshop을 통한 교육을 이수한 사람에 한하여 본인이 직접 기기를 사용할 수 있습니다.
현재 1차원 실험(PROTON-1H, CARBON-13C) 위주로 운영하고 있으며 간단한 2차원 실험도 할 수 있습니다.
어떤 종류의 핵을 관찰할 수 있을 지 결정하는 것은 자기장 내부에 있는 Probehead 인데, 본 기기가 가지고 있는 Probehead 는 5 mm QNP ( 1H/ 13C/ 19F/ 31P ), 5 mm Dual( 1H / 13C ), 10 mm Dual(1H / 13C) 이기 때문에 수소(1H), 탄소(13C), 불소(19F), 인(31P)에 관련된 실험만 가능하다는 것을 알려드립니다.
온도 제어장치가 완비되어 있기 때문에 -100℃ ∼ +100℃ 사이에서 온도 변화를 주면서 실험을 할 수도 있습니다.
사양
System: AVANCE III HD
Software: TopSpin 3.X
Probe:
· 5 mm QNP ( 1H/ 13C/ 19F/ 31P )
· 5 mm Dual ( 1H/ 13C )
· 10 mm Dual ( 1H/ 13C )
Experiment temperature range: -100℃~ 80℃