Name: טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה באתרו זווית קסם ספינינג ספקטרוסקופיה תהודה מגנטית גרעינית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-10-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 55 s
Description: חקור שיטות MAS NMR בתנאי טמפרטורה ולחץ גבוהים לניתוח מערכות מולקולריות מורכבות. שיטה זו מאפשרת חקר דינמיקה כימית בתחומי גיאוכימיה, ביולוגיה ומדעי החומרים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

הסקירה של יישומי זרז נתמכה על ידי משרד האנרגיה של ארה"ב, משרד המדע, משרד מדעי האנרגיה הבסיסיים, האגף למדעי הכימיה, מדעי הביולוגיה, ו Geosciences קטליזה תוכנית תחת חוזה DE-AC05-RL01830 ו FWP-47319. הסקירה של יישומים ביו-רפואיים נתמכה על ידי המכון הלאומי לבריאות, המכון הלאומי למדעי בריאות הסביבה תחת מענק R21ES029778. ניסויים נערכו ב EMSL (grid.436923.9), משרד DOE של מתקן משתמש מדע בחסות המשרד למחקר ביולוגי וסביבתי וממוקם במעבדה הלאומית פסיפיק נורת'ווסט (PNNL). PNNL היא מעבדה לאומית רב-תכליתית המופעלת על ידי באטל עבור משרד האנרגיה של ארצות הברית תחת חוזה DE-AC05-RL01830 ו- FWP-47319.

הפרוטוקול מחולק לארבעה חלקים המציינים 1) הכנת חומרים מוצקים המשמשים במערכת או הפעלה או ניקוי של מינים לא רצויים, 2) תוספת של החומרים המוצקים והנוזליים לרוטור NMR, 3) תוספת של גזים לרוטור, ו -4) ביצוע ניסויי NMR בספקטרומטר. ההליך מייצג רצף טיפוסי אך ניתן לשנותו כך שיתאים לצרכים הספציפיים של הניסוי.
1. טיפול בדגימות מוצקות
<ol><li>שוקלים בערך פי שניים מהמסה של הדגימה המוצקה הרצויה לניסוי NMR (עבור רוטור 7.5 מ"מ, ~ 250 מ"ג) ומניחים את הדגימה המוצקה לתוך צינור מדגם קוורץ המשמש לטיפול בחומרים במערכת תנור, חיבור הצינור עם צמר קוורץ להחזיק את החומר במקום.</li>
	<li>לחבר את שסתומי הבידוד לטיפול מוצקים 1) זרימה או 2) מערכת ואקום על ידי הצבת הצינור לתוך התנור מגניב והידוק החיבורים.</li>
	<li>הדבק את קצות צינור הקוורץ על שסתומי בידוד הגז במצב פתוח.</li>
	<li>התחל את הטיפול.<ol>
<li>למערכות זרימה:<ol>
<li>הדבק תרמוקופול לחלק החיצוני של הצינור, מחזיק אותו במקום עם חומר עמיד בחום.</li>
			<li>התחל את זרימת גז הטיפול (למשל, N2 ב 100 sccm) כדי לנקות את פני השטח מוצק או להפעיל את החומר.</li>
		</ol>
</li>
		<li>לחילופין, למערכות ואקום:<ol>
<li>סגור את שסתום הבידוד למערכת ואקום ולהתחיל את משאבת ואקום.</li>
			<li>כאשר ואקום מלא נוצר, לאט מאוד לפתוח את שסתום הבידוד כדי להחיל ואקום על המדגם, השתהות מעת לעת כדי לאפשר למערכת לשוויון. המשך עד שסתום פתוח.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>הפעל את בקר התנור והגדר את תוכנית עליית הטמפרטורה למצב הרצוי (למשל, 300 מעלות צלזיוס למשך 4 שעות בקצב שיפוע של 5 מעלות צלזיוס לדקה).</li>
	<li>הפעל את תוכנית הטמפרטורה ותן לה לפעול.</li>
	<li>לאחר השלמת, לאפשר את המדגם להתקרר לטמפרטורה מעשית.</li>
	<li>כבה את בקר הטמפרטורה ועצור את הזרימה/ואקום.</li>
	<li>לאטום במהירות את המדגם עם שסתומי הבידוד כדי לשמור על סביבת המדגם הרצויה.</li>
	<li>נתק את צינור הקוורץ ממערכת הטיפול והעבר את הצינורות והשסתומים הסגורים לאנתקמבר של תא כפפות יבש ומטוהר N2.</li>
	<li>רוקן וממלא את antechamber לפחות 4 פעמים ולהעביר את הצינור בתוך תיבת הכפפות.</li>
</ol>2. טעינת דגימות מוצקות לתוך רוטור NMR
<ol><li>שוקלים את רוטור NMR הריק והנקי בלחץ גבוה עם כובע הרוטור.</li>
	<li>הנח את רוטור NMR במחזיק כדי לשמור על כיווניות.</li>
	<li>מניחים את משפך המדגם לתוך שעמום של הרוטור.</li>
	<li>הסר את שסתומי הבידוד מצינור המדגם ויוצקים כמות קטנה של חומר מוצק לתוך המשפך.</li>
	<li>הקש את האבקה לתוך המשפך ולכוון אותו קלות לתוך הרוטור עם מוט האריזה לפי הצורך.</li>
	<li>חזור על התוספת החורגת של חומר מוצק עד הכמות הרצויה (למשל, 1/2 רוטור) מושגת.</li>
	<li>שקל את רוטור NMR (וכובע) עם המדגם בפנים כדי לקבוע את כמות המדגם שנוספה.</li>
	<li>אם תרצה, לצייר כמות מסוימת של כל מדגם נוזלי לאט להזריק את הנוזל למרכז רוטור NMR עם מזרק מיקרו.</li>
	<li>לאטום את הרוטור על ידי הנחת הכובע על החלק העליון ולהפוך אותו נגד כיוון השעון עם כובע רוטור קצת לעסוק O-ring בין הרוטור וכובע. שים לב כי O-ring חדש עשוי להידרש מעת לעת כדי למנוע דליפה, במיוחד אם באמצעות תערובות שוחק כימית או גזים קטנים כגון מימן.</li>
	<li>לשקול את הרוטור NMR כדי לקבוע את המסה הכוללת של מדגם הוסיף.</li>
</ol>3. טעינת רוטור NMR עם הכימיקלים הרצויים בתנאים הרצויים
<ol><li>מניחים את רוטור NMR אטום לתוך שלב הרוטור, להבטיח את גודל תוסף הבמה תואם את גודל הרוטור, ולהדק את האגוז ביד כדי לאבטח אותו במקום. שים לב כי ההידוק של הרוטור במחזיק בשלב זה יקבע את ההידוק של חותם הכובע.</li>
	<li>מנמיכים את שלב הרוטור לחלק התחתון של מכשיר החשיפה בלחץ גבוה.</li>
	<li>השתמש מפתח ברגים אלן כדי להפוך את אחד הברגים 90 ° כדי לאבטח את שלב הרוטור לחלק התחתון של התקן החשיפה.</li>
	<li>מקם את החלק העליון של התקן הטעינה NMR לתוך ועל החלק העליון של החלק התחתון, בשורה את סיבית כובע NMR לחלק העליון של ראש הכובע של רוטור NMR כדי להבטיח שהוא עוסק.</li>
	<li>מניחים את 2 מהדקים על החלק העליון של השפה שבו החלק העליון והתחתון של מכשיר החשיפה לפגוש ולהצמיד אותם במקום.</li>
	<li>הדק את 6 הברגים בחלק העליון של החלק העליון של מכשיר החשיפה כדי להפעיל את משטח האיטום בין החלק העליון והתחתון.</li>
	<li>חבר את החלק העליון של התקן החשיפה של NMR לתוך צינור הגז ולשקעים.</li>
	<li>חבר את התרמופול בחלק העליון של התקן החשיפה של NMR לחיישן הטמפרטורה.</li>
	<li>אם תרצה, לעטוף את סרט החימום סביב קווי הגז ואת החלקים העליונים של התקן החשיפה כדי לאפשר חימום עם הבקר המתאים. צלחת חמה יכולה גם להיות מאורסת.</li>
	<li>כדי להבטיח ששקע תא החשיפה פתוח ושסתום הגז של הקוד סגור, הפעל את משאבת הוואקום כדי להסיר אוויר ממכשיר החשיפה ומהקווים הנלווים.</li>
	<li>לטהר את הקווים עם הגז הרצוי או אחד אינרטי, רכיבה על אופניים בין ואקום ולחץ אטמוספרי שלוש פעמים כדי להבטיח את הקווים מנוקים מהאוויר.</li>
	<li>הכן את הרכב הגז הרצוי מ 1) מערכת אספקה בלחץ גבוה או 2) מערכת זרימה כדי להציג אדים בלחץ שצוין.<ol>
<li>להכנת מדגם בלחץ גבוה או ואקום:<ol>
<li>סגור את שקע הגז של מכשיר החשיפה והגדר את שסתומי סעפת הגז כדי לעקוף את קו ההזרקה הנוזלי.</li>
			<li>הגדר את הלחץ הרצוי על משאבת מזרק בלחץ גבוה של מערכת משלוח בלחץ גבוה.</li>
			<li>פתח את שסתומי מקור הגז על משאבת מזרק בלחץ גבוה ולהפעיל את התוכנית להגדיר על המשאבה, ניטור הלחץ האמיתי בתוך מכשיר החשיפה.</li>
			<li>כאשר הלחץ הרצוי מושג בתוך מכשיר החשיפה, לעצור את משאבת המזרק ולסגור את שסתומי גז המקור.</li>
			<li>פתח את רוטור NMR על-ידי סיבוב בכיוון השעון של מנגנון הבורג החיצוני, אשר מצמד לסיבית כובע NMR הפנימית.</li>
			<li>אפשר את הגז של הלחץ הרצוי להיכנס רוטור NMR ולשקול.</li>
			<li>יש לאחסן מחדש את רוטור ה-NMR על-ידי סיבוב מנגנון הבורג החיצוני נגד כיוון השעון. חלון תצוגה יסייע בקביעת מועד סגירת הרוטור.</li>
			<li>לדכא לאט את המערכת על ידי פתיחת שסתום שקע גז מכשיר החשיפה.</li>
		</ol>
</li>
		<li>להכנת דגימת גז או אדים זורמים:<ol>
<li>ודא ששקע הגז של התקן החשיפה פתוח למניעת לחץ יתר.</li>
			<li>הגדר את קצב זרימת הגז הרצוי על בקר זרימת המסה והתחל את זרימת הגז.</li>
			<li>חבר את קו האספקה הנוזלי ממשאבת המזרק הנוזלי לסעפת הגז.</li>
			<li>הגדר את שסתומי סעפת הגז כדי לאפשר זרימה לקו ההזרקה הנוזלי.</li>
			<li>הגדר את קצב הזרימה הנוזלית על משאבת המזרק הנוזלי כדי להשיג את לחץ האדים הרצוי ולהתחיל בהזרקת נוזלים.</li>
			<li>פתח את רוטור NMR על-ידי סיבוב בכיוון השעון של מנגנון הבורג החיצוני אשר מצמד לסיבית כובע NMR הפנימית.</li>
			<li>אפשר למערכת להשתוות ללחצי הגז הרצויים בתוך רוטור NMR ולחתום מחדש את רוטור NMR על ידי סיבוב מנגנון הבורג החיצוני נגד כיוון השעון. חלון תצוגה יסייע בקביעת מועד סגירת הרוטור.</li>
			<li>לעצור את הזרקת משאבת מזרק נוזלי ולהגדיר את השסתומים כדי לעקוף את קו הזרקת הנוזל, ניתוק המשאבה מהמערכת.</li>
			<li>עצרו את הגז הזורם.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>לטהר את המערכת עם גז אינרטי כדי להסיר כל גזים רעילים או דליקים.</li>
	<li>הפסיקו את החימום ואפשרו למערכת להתקרר.</li>
	<li>נתק כל סרט חימום ואת התרמופול.</li>
	<li>נתק את קווי הגז של ההיכנס והשקע.</li>
	<li>שחרר את 6 הברגים בחלק העליון של מכשיר החשיפה כדי לסכן את החותם.</li>
	<li>שחרר את שני מקטעי ההידוק והסר אותם ממכשיר החשיפה.</li>
	<li>בזהירות להרים את החלק העליון למעלה ומחוץ לחלק התחתון.</li>
	<li>השתמש מפתח ברגים אלן כדי לשחרר את הבמה רוטור ולצייר אותו עם מוט מושחל.</li>
	<li>שחרר את האגוז על במת הרוטור והסר את הרוטור מרכיב המכשיר.</li>
	<li>לשקול את הרוטור כדי להבטיח את כמויות הגז הרצויות נמצאים.</li>
</ol>4. ביצוע ניסוי MAS NMR
<ol><li>הנח את רוטור NMR לתוך סליל NMR על גשוש NMR.</li>
	<li>הרימו את הגשוש למגנט ונעלו אותו במקומו.</li>
	<li>התחל סיבוב לדוגמה באמצעות תיבת הבקרה של MAS והתאם לקצב הסיבוב הרצוי של הרוטור.</li>
	<li>השתמש במחשב כדי להתחיל את רצף הכוונון/התאמה בערוץ הרצוי.</li>
	<li>כוונן את הגדרות הכוונון/התאמה בבדיקה כדי למטב את אלקטרוניקה החללית.</li>
	<li>צא מרצף הכוונון/התאמה במחשב והגדר את הפרמטרים הניסיוניים הרצויים (למשל, רצף פולסים, מערך ניסויים, טמפרטורה וכו').</li>
	<li>אסוף את נתוני ה- MAS NMR.</li>
</ol>

<ol><li>Andrew, E. R., Bradbury, A., Eades, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nuclear+Magnetic+Resonance+Spectra+from+a+Crystal+rotated+at+High+Speed%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Nuclear Magnetic Resonance Spectra from a Crystal rotated at High Speed.</a> Nature. 182 (4650), 1659(1958).</li>
<li>Lowe, I. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Free+Induction+Decays+of+Rotating+Solids%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Free Induction Decays of Rotating Solids.</a> Physical Review Letters. 2 (7), 285-287 (1959).</li>
<li>Frydman, L. Fundamentals of Multiple-Quantum Magic-Angle Spinning NMR on Half-Integer Quadrupolar Nuclei. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFrydman%2C+L+%22Encyclopedia+of+Nuclear+Magnetic+Resonance%22">Encyclopedia of Nuclear Magnetic Resonance</a>. Grant, D. M., Harris, R. K. 9, 262-274 (2002).</li>
<li>Khodov, I., Dyshin, A., Efimov, S., Ivlev, D., Kiselev, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-pressure+NMR+spectroscopy+in+studies+of+the+conformational+composition+of+small+molecules+in+supercritical+carbon+dioxide%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Molecular+Liquids%22%5BJournal%5D)">High-pressure NMR spectroscopy in studies of the conformational composition of small molecules in supercritical carbon dioxide.</a> Journal of Molecular Liquids. 309, (2020).</li>
<li>Kolbe, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Pressure+in+situ+129Xe+NMR+Spectroscopy%3A+Insights+into+Switching+Mechanisms+of+Flexible+Metal-Organic+Frameworks+Isoreticular+to+DUT-49%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">High-Pressure in situ 129Xe NMR Spectroscopy: Insights into Switching Mechanisms of Flexible Metal-Organic Frameworks Isoreticular to DUT-49.</a> Chemistry of Materials. 31 (16), 6193-6201 (2019).</li>
<li>Ochoa, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%282%29+H+and+%28139%29+La+NMR+Spectroscopy+in+Aqueous+Solutions+at+Geochemical+Pressures%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">(2) H and (139) La NMR Spectroscopy in Aqueous Solutions at Geochemical Pressures.</a> Angewandte Chemie International Edition. 54 (51), 15444-15447 (2015).</li>
<li>Hoffmann, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-pressure+in+situ+129Xe+NMR+spectroscopy+and+computer+simulations+of+breathing+transitions+in+the+metal-organic+framework+Ni2%282%2C6-ndc%292%28dabco%29+%28DUT-8%28Ni%29%29%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">High-pressure in situ 129Xe NMR spectroscopy and computer simulations of breathing transitions in the metal-organic framework Ni2(2,6-ndc)2(dabco) (DUT-8(Ni)).</a> Journal of the American Chemical Society. 133 (22), 8681-8690 (2011).</li>
<li>Turcu, R. V. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rotor+design+for+high+pressure+magic+angle+spinning+nuclear+magnetic+resonance%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">Rotor design for high pressure magic angle spinning nuclear magnetic resonance.</a> Journal of Magnetic Resonance. 226, 64-69 (2013).</li>
<li>Jaegers, N. R., Hu, M. Y., Hoyt, D. W., Wang, Y., Hu, J. Z. Development and Application of In situ High-Temperature, High-Pressure Magic Angle Spinning NMR. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJaegers%2C+NR+%22Modern+Magnetic+Resonance%22">Modern Magnetic Resonance</a>. , 1-19 (2017).</li>
<li>Miyoshi, T., Takegoshi, K., Terao, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((13C+High-Pressure+CPMAS+NMR+Characterization+of+the+Molecular+Motion+of+Polystyrene+Plasticized+by+CO2+Gas%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">13C High-Pressure CPMAS NMR Characterization of the Molecular Motion of Polystyrene Plasticized by CO2 Gas.</a> Macromolecules. 30 (21), 6582-6585 (1997).</li>
<li>Miyoshi, T., Takegoshi, K., Terao, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((129Xe+n.m.r.+study+of+free+volume+and+phase+separation+of+the+polystyrene%2Fpoly%28vinyl+methyl+ether%29+blend%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">129Xe n.m.r. study of free volume and phase separation of the polystyrene/poly(vinyl methyl ether) blend.</a> Polymer. 38 (21), 5475-5480 (1997).</li>
<li>Miyoshi, T., Takegoshi, K., Terao, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Xe+Gas+on+Segmental+Motion+in+a+Polymer+Blend+As+Studied+by+13C+and+129Xe+High-Pressure+MAS+NMR%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Effects of Xe Gas on Segmental Motion in a Polymer Blend As Studied by 13C and 129Xe High-Pressure MAS NMR.</a> Macromolecules. 35 (1), 151-154 (2002).</li>
<li>Yonker, C. R., Linehan, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+supercritical+fluids+as+solvents+for+NMR+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Nuclear+Magnetic+Resonance+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">The use of supercritical fluids as solvents for NMR spectroscopy.</a> Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. 47 (1), 95-109 (2005).</li>
<li>Deuchande, T., Breton, O., Haedelt, J., Hughes, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+performance+of+a+high+pressure+insert+for+use+in+a+standard+magic+angle+spinning+NMR+probe%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">Design and performance of a high pressure insert for use in a standard magic angle spinning NMR probe.</a> Journal of Magnetic Resonance. 183 (2), 178-182 (2006).</li>
<li>Hoyt, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-pressure+magic+angle+spinning+nuclear+magnetic+resonance%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">High-pressure magic angle spinning nuclear magnetic resonance.</a> Journal of Magnetic Resonance. 212 (2), 378-385 (2011).</li>
<li>Vjunov, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Following+Solid-Acid-Catalyzed+Reactions+by+MAS+NMR+Spectroscopy+in+Liquid+Phase-Zeolite-Catalyzed+Conversion+of+Cyclohexanol+in+Water%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Following Solid-Acid-Catalyzed Reactions by MAS NMR Spectroscopy in Liquid Phase-Zeolite-Catalyzed Conversion of Cyclohexanol in Water.</a> Angewandte Chemie International Edition. 53 (2), 479-482 (2014).</li>
<li>Chamas, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+temperature%2Fpressure+MAS-NMR+for+the+study+of+dynamic+processes+in+mixed+phase+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+Imaging%22%5BJournal%5D)">High temperature/pressure MAS-NMR for the study of dynamic processes in mixed phase systems.</a> Magnetic Resonance Imaging. 56, 37-44 (2019).</li>
<li>Hu, J. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sealed+rotors+for+in+situ+high+temperature+high+pressure+MAS+NMR%5BTitle%5D)+AND+%22ChemComm%22%5BJournal%5D)">Sealed rotors for in situ high temperature high pressure MAS NMR.</a> ChemComm. 51 (70), 13458-13461 (2015).</li>
<li>Hu, J. Z., Hu, M. Y., Townsend, M. R., Lercher, J. A., Peden, C. H. High-pressure, high-temperature magic angle spinning nuclear magnetic resonance devices and processes for making and using same. US patent. , US9151813B2 (2015).</li>
<li>Jaegers, N. R., Mueller, K. T., Wang, Y., Hu, J. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variable+Temperature+and+Pressure+Operando+MAS+NMR+for+Catalysis+Science+and+Related+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22Accounts+of+Chemical+Research%22%5BJournal%5D)">Variable Temperature and Pressure Operando MAS NMR for Catalysis Science and Related Materials.</a> Accounts of Chemical Research. 53 (3), 611-619 (2020).</li>
<li>Dagle, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-step+Conversion+of+Ethanol+to+n-butenes+over+Ag-ZrO2%2FSiO2+catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Catalysis%22%5BJournal%5D)">Single-step Conversion of Ethanol to n-butenes over Ag-ZrO2/SiO2 catalysts.</a> ACS Catalysis. 10 (18), 10602-10613 (2020).</li>
<li>Jaegers, N. R., Wang, Y., Hu, J. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+perturbation+of+NMR+properties+in+small+polar+and+non-polar+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports+UK%22%5BJournal%5D)">Thermal perturbation of NMR properties in small polar and non-polar molecules.</a> Scientific Reports UK. 10 (1), 6097(2020).</li>
<li>Jaegers, N. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Applications+of+In+situ+Magnetic+Resonance+Spectroscopy+for+Structural+Analysis+of+Oxide-supported+Catalysts%22">Applications of In situ Magnetic Resonance Spectroscopy for Structural Analysis of Oxide-supported Catalysts</a>. , Washington State University. dissertation (2019).</li>
<li>Mehta, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+high-temperature+MAS+probe+with+optimized+temperature+gradient+across+sample+rotor+for+in-situ+monitoring+of+high-temperature+high-pressure+chemical+reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Solid+State+Nuclear+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">A novel high-temperature MAS probe with optimized temperature gradient across sample rotor for in-situ monitoring of high-temperature high-pressure chemical reactions.</a> Solid State Nuclear Magnetic Resonance. 102, 31-35 (2019).</li>
<li>Hu, J. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+large+sample+volume+magic+angle+spinning+nuclear+magnetic+resonance+probe+for+in+situ+investigations+with+constant+flow+of+reactants%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">A large sample volume magic angle spinning nuclear magnetic resonance probe for in situ investigations with constant flow of reactants.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 14 (7), 2137-2143 (2012).</li>
<li>Jiang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+MAS+NMR-UV%2FVis+investigation+of+H-SAPO-34+catalysts+partially+coked+in+the+methanol-to-olefin+conversion+under+continuous-flow+conditions+and+of+their+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Microporous+and+Mesoporous+Materials%22%5BJournal%5D)">In situ MAS NMR-UV/Vis investigation of H-SAPO-34 catalysts partially coked in the methanol-to-olefin conversion under continuous-flow conditions and of their regeneration.</a> Microporous and Mesoporous Materials. 105 (1-2), 132-139 (2007).</li>
<li>Xu, S., Zhang, W., Liu, X., Han, X., Bao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+In+situ+Continuous-Flow+MAS+NMR+for+Reaction+Kinetics+in+the+Nanocages%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Enhanced In situ Continuous-Flow MAS NMR for Reaction Kinetics in the Nanocages.</a> Journal of the American Chemical Society. 131 (38), 13722-13727 (2009).</li>
<li>Graham, T. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+Al-27+NMR+Spectroscopy+of+Aluminate+in+Sodium+Hydroxide+Solutions+above+and+below+Saturation+with+Respect+to+Gibbsite%5BTitle%5D)+AND+%22Inorganic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">In situ Al-27 NMR Spectroscopy of Aluminate in Sodium Hydroxide Solutions above and below Saturation with Respect to Gibbsite.</a> Inorganic Chemistry. 57 (19), 11864-11873 (2018).</li>
<li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Boehmite+and+Gibbsite+Nanoplates+for+the+Synthesis+of+Advanced+Alumina+Products%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Nano+Materials%22%5BJournal%5D)">Boehmite and Gibbsite Nanoplates for the Synthesis of Advanced Alumina Products.</a> ACS Applied Nano Materials. 1 (12), 7115-7128 (2018).</li>
<li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transformation+of+Gibbsite+to+Boehmite+in+Caustic+Aqueous+Solution+at+Hydrothermal+Conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Crystal+Growth+%26+Design%22%5BJournal%5D)">Transformation of Gibbsite to Boehmite in Caustic Aqueous Solution at Hydrothermal Conditions.</a> Crystal Growth & Design. 19 (10), 5557-5567 (2019).</li>
<li>Hu, J. Z., Jaegers, N. R., Hu, M. Y., Mueller, K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+and+ex+situ+NMR+for+battery+research%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics%3A+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">In situ and ex situ NMR for battery research.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 30 (46), (2018).</li>
<li>Hu, J. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption+and+Thermal+Decomposition+of+Electrolytes+on+Nanometer+Magnesium+Oxide%3A+An+in+situ+C-13+MAS+NMR+Study%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Adsorption and Thermal Decomposition of Electrolytes on Nanometer Magnesium Oxide: An in situ C-13 MAS NMR Study.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (42), 38689-38696 (2019).</li>
</ol>

המחברים מצהירים על האינטרסים הפיננסיים המתחרים הבאים. J.Z.H ועמיתיו מחזיקים פטנט על עיצוב הרוטור (US9151813B2). J.Z.H., N.R.J., ואח ' הגישו בקשה זמנית לפטנט על מכשיר החשיפה.

השיטה לביצוע מדידות ספקטרוסקופיות MAS NMR המתוארות בזאת מייצגת את מצב האמנות לניהול טמפרטורה גבוהה, בלחץ גבוה MAS NMR. שיטות כאלה מאפשרות התבוננות באינטראקציות המתרחשות באטמוספרות ואקום של עד כמה מאות ברים ומטמפרטורות נמוכות (הרבה מתחת ל-0 °C (70 °F) עד 250 °C (70 °F) בצורה אמינה, לשחזור. היכולת לבדוק מערכות המכילות תערובות של מוצקים, נוזלים וגזים תחת סביבות כימיות גמישות מאפשרת מגוון רחב של ניסויים לתחומי עניין מגוונים.
בעוד שרבים מהמאמצים הקודמים התמקדו בניצול של רוטורים NMR גדולים יחסית (7....

ניתוח ספקטרוסקופי של דגימות הוא כלי אנליטי המשמש להשגת מידע רב ערך על חומרים בעלי עניין כגון המצב הכימי שלהם, מבנה, או תגובתיות. בראייה פשטנית, תהודה מגנטית גרעינית (NMR) היא טכניקה כזו המשתמשת בשדה מגנטי חזק כדי לתפעל את מצב הספין של גרעיני האטום כדי להבין טוב יותר את הסביבה הכימית של המינים המעניינים. מצב הספין הגרעיני מתייחס לכיוון היחסי של הרגע המגנטי שנגרם על ידי התנועה של הגרעין המסתובב, חלקיק טעון באופן חיובי. בהיעדר שדה מגנטי, הסיבובים הגרעיניים מכוונים באופן אקראי אך בנוכחות שדה מגנטי, ספינים גרעיניים מתיישרים באופן מועדף עם השדה החיצוני של המגנט במצב ספין אנרגיה נמוך. פיצול זה של מצבי ספין לערכי אנרגיה דיסקרטיים ידוע כאפקט זימן. ההבדל בין רמות אנרגיה אלה (ΔE) מבוסס על משוואה 1: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61794/61794equ01.jpg"> כאשר h הוא קבוע של פלאנק, B0 הוא כוחו של השדה המגנטי החיצוני γ הוא היחס הג'ירומגנטי של הגרעין. הסביבה הכימית של ספינים אלה חלה גם על הפוגות קלות ברמות אנרגיה אלה. גלי רדיו של תדרים מתאימים יכולים לשמש כדי לרגש את הגרעינים, אשר יוצר מגנטיזציה רוחבית עקב ספינים צובר קוהרנטיות פאזה כמו מגנטיזציה אורך (מבוסס על האוכלוסייה של ספינים במצבים מקבילים ואנטי מקבילים) הוא ירד. בעוד הגרעינים ממשיכים לקדם את ציר השדה המגנטי, התנועה המגנטית המסתובבת יוצרת שדה מגנטי שגם הוא מסתובב ומייצר שדה חשמלי. שדה זה מווסת את האלקטרונים בסליל זיהוי NMR, ויוצר את אות ה- NMR. הבדלים קלים בסביבה הכימית של הגרעינים במדגם משפיעים על התדרים שזוהו בסליל.
ניתוח NMR של דגימות מוצקות מציג מורכבויות שלא נמצאו בנוזלים. בנוזלים, המולקולות נופלות בקצב מהיר, בממוצע הסביבה הכימית מרחבית סביב הגרעינים. בדגימות מוצקות, לא מתרחשת השפעה ממוצעת כזו, המציגה סביבה כימית תלוית כיוון וקווים ספקטרליים רחבים באות NMR. כדי למתן אתגרים אלה, טכניקה המכונה זווית קסם ספינינג (MAS) מועסק1,2. ב- MAS NMR, הדגימות מסובבות במהירות (מספר קילוהרץ) בזווית של 54.7356° ביחס לשדה המגנטי החיצוני באמצעות מנגנון מסתובב חיצוני כדי לטפל באינטראקציות תלויות הכיוון (אניזוטרופיות) של NMR. פעולה זו מצמצמת באופן משמעותי את תכונות NMR ומשפרת את הרזולוציה הספקטרלית על-ידי חישוב ממוצע המונחים התלויים בכיוון של אניזוטרופיה של משמרת כימית, אינטראקציות דיפולריות ואינטראקציות מרובעות. שני יוצאים מן הכלל בולטים מעכבים את יכולות צמצום הקו של MAS NMR. הראשון הוא צימוד הומונוקלארי חזק לפעמים נוכח 1H NMR הדורש מהירויות סיבוב גבוהות (~ 70 kHz) כדי להסיר. עם זאת, הטמפרטורות הגבוהות באופן משמעותי של יישומי טמפרטורה גבוהה יהיה מאוד לדכא את האינטראקציה 1 H homonuclear על ידי הקניית תנועהתרמית משופרת כך שיעור ספינינג מדגם מופחת בהרבה יכול להיות מנוצל עבור רזולוציה ספקטרלית משופרת באופן משמעותי. יתר על כן, עם הטכנולוגיה המתפתחת ללא הרף, רוטורים עם קטרים קטנים יותר עכשיו יכול להיות מפוברק כדי להשיג שיעורי ספינינג הרבה מעבר 5 kHz, אשר מסייע לדכא עוד יותר את 1H הומונוקלר אינטראקציות דיפולאר. היוצא מן הכלל השני הוא שאריות אינטראקציות מרובעות מסדר שני עבור גרעינים עם ספין העולה על מחצית מאז רק המונח סדר ראשון מסולק בזווית הקסם, משאיר lineshapes מורכבים יותר שניתן לשפר רק על ידי שדות מגנטיים חיצוניים חזקים יותר. יודגש כי טכניקות MQMAS דו-ממדיות ניתנות לשילוב בקלות בטכנולוגיה הנוכחית, כך שניתן להשיג ספקטרום שינוי כימי איסוטרופי אמיתי באופן דומה לניסויי MQMAS הסטנדרטיים3.
MAS NMR אפשרה אפיון מפורט של חומרים מוצקים, חיזוק איכות התצפיות. עם זאת, הצורך לסובב את הדגימות ברוטורים NMR (מחזיק המדגם) בשיעורים גבוהים גם מטיל אתגרים בביצוע ניסויים בטמפרטורות גבוהות ולחצים אשר עשוי להיות רלוונטי יותר לתנאי הריבית. זה עשוי, לפעמים, להיות רצוי לבחון חומרים בתנאים קשים יחסית עבור רוטורים NMR. מספר מאמצים התאימו בהצלחה טכנולוגיות NMR במצב נוזלי לניהול טמפרטורה גבוהה, בלחץ גבוה NMR4,5,6,7; עם זאת, כובעי רוטור מסחריים המשמשים מצב מוצק MAS NMR עלול להיות מגורש מן הרוטור בלחץ גבוה, גרימת נזק משמעותי לציוד. השפעות כאלה עשויות להיות מורכבות על ידי בחינת תגובת פירוק המגבירה מאוד את הלחץ במחזיק המדגם. ככזה, עיצובים חדשים נדרשים לנהל ביעילות ובבטחה בניסויים במקום NMR. לדוגמה, הרוטור חייב לדבוק במספר תכונות לשימוש יעיל ב- MAS NMR, כלומר לא מגנטי, קל משקל, עמיד בטמפרטורה, חומר רקע NMR נמוך, אטום, בעל חוזק גבוה ועמיד כימית. הלחצים שהרוטור חייב לעמוד הם די גדולים. לא רק הרוטור חייב לעמוד בלחץ של המדגם הכלול בתוך (למשל, גז בלחץ גבוה), הסיבוב של המכשיר מקנה כוח צנטריפוגלי אשר יש תרומה משלו ללחץ המערכת הכולל8, PT, על ידי משוואה 2: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61794/61794equ02.jpg"> RI ו- RO הם ראדי הרוטור הפנימי והחיצוני, בהתאמה, ω הוא תדר הסיבוב ברדיאנים לשנייה, ו- Ps הוא לחץ המדגם.
מספר אסטרטגיות פותחו כדי לטפל בחששות אלה9. דוגמאות מוקדמות דמו לצינורות אטומים בלהבות10,11,12 או פולימר מוסיף13,14, אשר לא היו מספיקים לפעולה ממושכת, מבוקרת היטב בטמפרטורות ולחצים גבוהים. איטרציות לעיצובי רוטור סבלו ממגבלות בטמפרטורת ההפעלה המרבית שהוענקה על ידי שימוש באפוקסי או הפחתות נפח לדוגמה מתוספותקרמיקה 8,15,16. טכנולוגיה עדכנית מפחיתה את עלויות ייצור היחידות על ידי שימוש בתכונות Snap-in פשוטות בשרוול רוטור מסחרי, אך מציעה שליטה פחותה יחסית על התנאים שבהם היא יכולה לפעול17. העיצוב המועסקים כאן הוא זירקוניה, שרוול רוטור בסגנון מערה טחון עם18העליון מושחל . כובע הוא גם מושחל כדי לאפשר חותם מאובטח. השחלה הפוכה מונעת מסיבוב הדגימה לשחרר את מכסה הזירקוניה וטבעת O מהווה את משטחי האיטום. עיצוב רוטור זה נראה באיור 1 ורוטורים דומים והוראות להכנתם נרשמוכפטנט 19. אסטרטגיה כזו מאפשרת חוזק מכני גבוה, עמידות כימית וסובלנות לטמפרטורה.
עיצובים אלה מתאימים לטמפרטורות ולחצים של לפחות 250 °C (60 °F) ו 100 בר, מוגבל בטמפרטורה על ידי טכנולוגיית בדיקה NMR זמין. בשילוב עם ציוד הכנה מדגם מיוחד, הוא מייצג טכניקה חזקה באמת כי כבר מועסק עבור יישומים מרחיקי לכת כמו בידוד פחמן, קטליזה, אחסון אנרגיה, ביו-רפואה20. ציוד כזה כולל דרך קדם טיפול בחומרים מוצקים כדי להסיר מיני שטח לא רצויים כגון מים. תנור מועסק לעתים קרובות עבור צעד זה. תיבה יבשה משמשת בדרך כלל לטעינת הדגימות המלאות לתוך רוטור NMR. משם, הרוטור מועבר למכשיר חשיפה המאפשר לפתוח את הרוטור תחת אטמוספרה מבוקרת היטב כדי לטעון גז רצוי או תערובת לתוך הרוטור. מכשיר כזה מתואר באיור 2.

<table><tbody><tr><td>1) הכנת דגימות</td><td></td><td></td><td></td>מוצקים</tr><tr><td>גז מניפורלד</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>גז בקרי זרימת מסת גז משאבת</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>ואקום</td></tr><tr><td>צינור תנור</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>בקר</td><td></td><td></td><td></td>טמפרטורת</tr><tr><td>צמד</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr>תרמישסתומי <td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td>בידוד</tr> צינור קוורץ <tr><td>צמר</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>קוורץ 2) טעינת דגימות מוצקות לתוך הרוטור</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>תיבת</td><td></td><td></td><td></td>כפפות יבשה</tr><tr><td>רוטור</td><td></td><td></td><td></td>NMR בטמפרטורה גבוהה, בלחץ גבוה</tr><tr><td>משפך לדוגמא</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>מוט</td><td></td><td></td><td></td>אריזה לדוגמא</tr><tr><td>מחזיק</td><td></td><td></td><td></td>רוטור</tr><tr><td>איזון</td><td></td><td></td><td></td>אנליטי</tr><tr><td>מיקרו-מזרק</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>כובע רוטור סיבית</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3) הוספת גזים לרוטור</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr>תא <td></td><td></td><td></td><td>טעינה NMR</td></tr><tr><td>רוטור stage ותוספות</td><td></td><td></td><td></td>בגודל מתאים</tr><tr><td>משאבת</td><td></td><td></td><td></td>ואקום</tr><tr><td>מניפולד</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>גז בקרי זרימת מסת גז משאבת</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>ואקום</td></tr><tr><td>סרט</td><td></td><td></td><td></td>חימום</tr><tr><td>טמפרטורת בקר</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>צמד</td><td></td><td></td><td></td>תרמי</tr><tr><td>מפתח ברגים</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>אלן מפתח ברגים</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr> מוט הברגה <tr><td>מד לחץ משאבת</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>מזרק בלחץ גבוה</td></tr><tr><td>משאבת</td><td></td><td></td> <td>מזרק נוזלי</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>4) ביצוע ניסויי</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NMR בדיקת MAS NMR</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ספקטרומטר</td><td></td><td></td><td></td>NMR</tr><tr><td>מחשב לשליטה בספקטרומטר</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה באתרו זווית קסם ספינינג ספקטרוסקופיה תהודה מגנטית גרעינית

High-Temperature and High-Pressure In situ Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית גרעינית (NMR) מייצגת טכניקה חשובה להבנת המבנה וסביבות המליטה של מולקולות. קיים דחף לאפיון חומרים בתנאים הרלוונטיים לתהליך הכימי של עניין. כדי לטפל בכך, באתרו בטמפרטורה גבוהה, שיטות MAS NMR בלחץ גבוה פותחו כדי לאפשר תצפית של אינטראקציות כימיות על פני מגוון רחב של לחצים (ואקום כמה מאות בר) וטמפרטורות (הרבה מתחת 0 °C (0 °C (70 °F עד 250 °C (70 °F). כמו כן, הזהות הכימית של הדגימות יכולה להיות מורכבת ממוצקים, נוזלים וגזים או תערובות של השלושה. השיטה משלבת רוטורים NMR כל זירקוניה (מחזיק מדגם עבור MAS NMR) אשר ניתן לאטום באמצעות כובע חוט לדחוס O-ring. רוטור זה מפגין התנגדות כימית גדולה, תאימות טמפרטורה, רקע NMR נמוך, והוא יכול לעמוד בלחצים גבוהים. גורמים משולבים אלה מאפשרים לו להיות מנוצל במגוון רחב של שילובי מערכות, אשר בתורם מאפשרים את השימוש בו בתחומים מגוונים כמו בידוד פחמן, קטליזה, מדעי החומר, גיאוכימיה וביולוגיה. הגמישות של טכניקה זו הופכת אותה לאופציה אטרקטיבית עבור מדענים מדיסציפלינות רבות.

הפלט מן ספקטרומטר NMR לובש צורה של ריקבון אינדוקציה חינם (FID) שהוא אות זמן-תחום מן ספינים נרגשים כפי שהם להירגע בחזרה שיווי משקל תרמודינמי. FID כזה דומה לאיור 3. כאשר פורייה הפך מקבוצת הזמן לתחום התדרים (תדירות ל- PPM לפי משוואה 3, לפיה התדירות המוחלטת של ההפרש והפניה מחולקת בתדר המוביל של ספקטרומטר NMR), הוא מייצג את ספקטרום NMR שעבורו כל פסגה מציינת גרעין בסביבה כימית ייחודית (איור 3). <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/61794/61794equ03.jpg">...

המבנים המולקולריים והדינמיקה של מוצקים, נוזלים, גזים ותערובות הם בעלי עניין קריטי בתחומים מדעיים מגוונים. טמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה באתרו MAS NMR מאפשר זיהוי של הסביבה הכימית של המרכיבים במערכות פאזה מעורבת תחת סביבות כימיות מבוקרות היטב.

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy represents an important technique to understand the structure and bonding environments of molecules. There ...

שיטה לא הרסנית זו יכולה לשמש לניתוח מערכות מורכבות בטמפרטורות ולחצים מבוקרים לאורך זמן, ולכן היא שימושית מאוד לחקירת שאלות מדעיות מרכזיות. שיטות אלו מאפשרות לבצע ניסויי תמ"ג בתנאים מבוקרים ומיוחדים, כדי לפתור בעיות בסביבות הרלוונטיות להשערה המדעית הנחקרת. האופי הרב-גרעיני של NMR הופך אותו למתאים לדגימות רבות.יחד עם שיטה זו, היא יכולה לספק תובנה לגבי מערך של מערכות, המשתרעות על פני תחומים כמו קטוליזה, גיאוכימיה וביולוגיה. לטיפול מקדים בדגימה מוצקה, שקלו בערך פי שניים ממסת הדגימה המוצקה הרצויה לניסוי ה-NMR, והניחו את הדגימה המוצקה לתוך צינור דגימת קוורץ המחובר בצמר קוורץ. חבר את שסתומי הבידוד לצינור לצורך טיפול מקדים מעניין, וקבע את קצה הצינור על שסתום בידוד הגז במצב פתוח.לאחר מכן, הכנס את הצינור לתנור הקריר והתחל בטיפול. לאחר הטיפול יש לעצור את הזרימה והוואקום ולכבות את בקר הטמפרטורה. נתק את צינור הקוורץ ממערכת הטיפול, ואטום במהירות את הדגימה עם שסתומי הבידוד כדי לשמור על סביבת הדגימה הרצויה.לאחר מכן, העבירו את הצינורות והשסתומים הסגורים לחדר המבוא. כדי להעמיס את הדגימות לתוך רוטור NMR, ראשית, הנח את הרוטור לתוך המחזיק כדי לשמור על כיווניות, והנח את משפך הדגימה לתוך קדח הרוטור. הסר את שסתום הבידוד מצינור הדגימה, ושפך כמות קטנה של חומר מוצק לתוך המשפך.הקש את האבקה כלפי מטה לתוך המשפך באמצעות מוט אריזה כדי לכוון קלות את הדגימה לתוך הרוטור לפי הצורך. לאחר טעינת כמות הדגימה הרצויה, ניתן להשתמש במיקרו-מזרק כדי להזריק לאט את הנפח הרצוי של דגימת נוזל למרכז הרוטור לפני הנחת המכסה על החלק העליון של הרוטור, וסיבוב המכסה נגד כיוון השעון עם סיבית מכסה הרוטור כדי לחבר את טבעת ה-O בין הרוטור למכסה. כדי לטעון את רוטור ה-NMR בכימיקלים המעניינים, הנח את הרוטור האטום על הרוטור tagוהדק את האום ביד כדי לאבטח את הרוטור במקומו.הורד את הרוטור stage לחלק התחתון של התקן החשיפה בלחץ גבוה, והשתמש במפתח אלן כדי לסובב את אחד הברגים 90 מעלות כדי לאבטח את הרוטור stage לתחתית מכשיר החשיפה. הנח את החלק העליון של התקן טעינת ה-NMR לתוך ומעל החלק התחתון, כאשר סיבית מכסה ה-NMR מיושרת עם החלק העליון של ראש המכסה של רוטור ה-NMR. הנח את שני clamps מעל החלק העליון של השפה במקום שבו החלקים העליונים והתחתונים של מכשיר החשיפה נפגשים, ונעל את clamps למקומם.הדק את ששת הברגים בחלק העליון של החלק העליון של מכשיר החשיפה כדי לחבר את משטח התקרה בין החלקים העליונים והתחתונים, וחבר את הצמד התרמי בחלק העליון של התקן החשיפה ל-NMR לכניסת ויציאות קו הגז. החל ואקום על המערכת כדי לטהר את תא הטעינה בלחץ גבוה מגזי הסביבה. פתח את שסתומי מקור הגז במשאבת המזרק בלחץ גבוה, והפעל את התוכנית שנקבעה על המשאבה תוך ניטור הלחץ האמיתי בתוך מכשיר החשיפה.כדי לפתוח את רוטור ה-NMR, סובב את מנגנון הבורג החיצוני, המחובר למכסה ה-NMR הפנימי בכיוון השעון כדי לאפשר לגז בלחץ הרצוי להיכנס לרוטור ה-NMR ולהתאזן. כדי לאטום מחדש את רוטור ה-NMR, סובב את מנגנון הבורג החיצוני נגד כיוון השעון. חלון צפייה יסייע לקבוע מתי הרוטור סגור.לאחר מכן, פתח את שסתום יציאת הגז של מכשיר החשיפה כדי להוריד לאט את לחץ המערכת. כדי לבצע ניסוי תמ"ג מסתובב בזווית קסם, הנח את רוטור ה-NMR לתוך סליל ה-NMR בבדיקת ה-NMR, והרם ונעל את הגשושית למקומה בקידוח המגנט. השתמש בתיבת הבקרה של סיבוב זווית הקסם כדי להתאים את הדגימה לקצב סיבוב הרוטור הרצוי, ולהתחיל ספינינג דגימה.השתמש במחשב כדי להתחיל את רצף התאמת הכוונון בערוץ הרצוי, והתאם את הגדרות התאמת הכוונון על הגשושית כדי לייעל את האלקטרוניקה של הבדיקה, ולאחר מכן, אסוף את נתוני ה-NMR המסתובבים בזווית הקסם. בניתוח מייצג זה, ניתן לראות תובנה מסוימת לגבי מנגנון התגובה התפעולי להמרת אתנול לבוטנים. היווצרות בוטירלדהיד, יחד עם היעלמות בו-זמנית של פסגות האופייניות לקרוטונלדהיד, ואחריה צריכה עוקבת של בוטירלדהיד והופעה נלווית של פסגות האופייניות ל-n-בוטנים, מצביעות על כך שבוטירלדהיד הוא ביניים בהיווצרות n-בוטן.ניתן להשתמש בתמ"ג מסתובב בזווית קסם בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה כדי להבין טוב יותר את האבולוציה של מינים כימיים ליישומים ביולוגיים. לדוגמה, כפי שמראה ספקטרום ה-NMR המסתובב בזווית הקסם של פחמן-13 של תמיסת מיץ vape, גליצרול אב קיים ב-63 ו-73 חלקים למיליון. ככל שהזמן מתקדם ב-130 מעלות צלזיוס בסביבת חמצן, הרעלים חומצה אקרילית וחומצה פורמית עם פורמלדהיד מופיעים ב-175 ו-164 חלקים למיליון בהתאמה.תוצר החמצון פחמן דו חמצני נצפה ב -125 חלקים למיליון. והכי חשוב, אפילו בטמפרטורות נמוכות כל כך, מיני אצטיל של פורמלדהיד ואצטאלדהיד נצפים בין 50 ל -112 חלקים למיליון. התוספת של גליצרול אב לפורמלדהיד ואצטילאלדהיד מייצרת מיני המי-אצטיל חדשים ב-105 ו-112 חלקים למיליון, הפועלים כנשאי אלדהיד ויכולים לקיים אינטראקציה עצמית ולהתייבש כדי ליצור מיני אצטיל חדשים.פסגות רבות אחרות בין 50 ל-80 חלקים למיליון תואמות את הסביבות הכימיות הרבות האחרות של המי-אצטילים ואצטילים. בנוסף לעבודה בטוחה, חשוב לשמור על הסביבה בתוך הרוטור במהלך ההעברות, במיוחד בעת הסרת החלק העליון של החדר, מכיוון שמכסה הרוטור עדיין יהיה מחובר. מכיוון שתמ"ג אינו הרסני, ניתן להמשיך באפיונים נוספים, כגון עקיפה של קרני רנטגן, כרומטוגרפיה של גז/ספקטרומטריית מסה וספקטרוסקופיה פוטו-אלקטרונית של קרני רנטגן, המאפשרים השוואה של תוצאות ה-NMR עם מידע משלים על אותה דגימה.מדידות אלה שהושגו בטמפרטורות ולחצים גבוהים אפשרו לחוקרים לטפל בבעיות מאתגרות בדרך שלא התאפשרה בעבר, על ידי התבוננות במערכות מורכבות בתנאים רלוונטיים.

high-temperature-high-pressure-situ-magic-angle-spinning-nuclear

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

יהלומי סדן התא המחומם לייזר בשילוב עם טכניקות מיקרו עקיפה synchrotron מאפשר לחוקרים לחקור את הטבע ומאפיינים של שלבים חדשים של עניין בלחץ וטמפרטורה (PT) תנאים קיצוניים. ניתן לאפיין דגימות...

סינתזה וMicrodiffraction בלחצים וטמפרטורות קיצוניים

תהודה מגנטית גרעינית היא אחד הכלים הספקטרוסקופיים החשובים ביותר. כאן מוצגת התפתחות של גישה חדשה בלחץ גבוה, כיום עד 10.1 GPa. זה פותח צוהר חדש לפיזיקה ולכימיה של חומר מעובה, שם יש חשיבות רבה לחקר לחץ גבוה.

רגישות גבוהה תהודה מגנטית גרעינית בחצי Giga-פסקל: כלי חדש לבדיקת מאפיינים אלקטרוניים והכימיים של חומר מעובה בתנאים קיצוניים

אנו מציגים ניסויים אילו דלק גרעיני אמיתי, מול, חומרי בידוד לייזר מחוממת לטמפרטורות מעבר K 3000 בעוד ההתנהגות שלהם הוא נחקר על ידי הזוהר ספקטרוסקופיה ו אנליזה תרמית. ניסויים אלה לדמות, בקנה מידה מעבדה, היווצרות של לבה-שלב בעקבות התמוטטות ליבת כור גרעיני.

לייזר-חימום, ספקטרומטר Radiance לחקר חומרים גרעיניים בתנאים הדמיית תאונת הגרעין

מבנים של חלבון סופרא מולקולרית הרכבות ברזולוציה אטומית הם רלוונטיות גבוהה בשל התפקידים מכריע שלהם במגוון רחב של תופעות ביולוגיות. במסמך זה, אנו מציגים פרוטוקול לבצע מחקרים מבניים ברזולוציה גבוהה על הרכבות לא מסיסים, הבלתי גבישי החלבון macromolecular על-ידי קסם-זווית ספינינג ספקטרוסקופיה של מצב מוצק תהודה מגנטית גרעינית (MAS SSNMR).

מחקרים מבניים אטומי בקנה מידה של הרכבות Macromolecular על ידי תהודה מגנטית גרעינית solid-state ספקטרוסקופיה

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לתיאור חקירות באתרו לשעבר וב -באתרו של המרות מבניים במשקפיים מתכתי. אנחנו מועסקים שיטות אנליטיות מבוסס על הגרעין אשר לבדוק אינטראקציות hyperfine. נדגים את הישימות של מסות מוסבאואר, פיזור קדימה הגרעין של קרינה סינכרוטרון במהלך הניסויים מונחה-חום.

שיטות של באתרו לשעבר בחיי עיר חקירות של המרות מבניים: המקרה של התגבשות של משקפיים מתכתי

כאן, אנו מציגים פרוטוקול על ההפקה ועל טיהור של חלבונים עם התווית עם איזוטופים יציבים, ואפיון עוקבות של אינטראקציות חלבון-חלבון באמצעות תהודה מגנטית גרעינית (NMR) ספקטרוסקופיה ו- MicroScale ניסויים Thermophoresis (MST).

מדידת אינטראקציות של חלבונים הכדוריים, Filamentous על ידי תהודה מגנטית גרעינית ספקטרוסקופיה (NMR) Microscale Thermophoresis (MST)

מוצג כאן פרוטוקול להעברה קריוגנית של דגימות קפואות לזווית הקסם הדינמית של הקיטוב הגרעיני (DNP) המסתובב (MAS) גשושית תהודה מגנטית גרעינית (NMR). הפרוטוקול כולל הוראות לאחסון רוטור לפני הניסוי וכיוונים למדידות כדאיות לפני ואחרי הניסוי.

דגימה קריוגנית נטענת לתוך זווית קסם ספינינג ספקטרומטר תהודה מגנטית גרעינית המשמרת את הכדאיות התאית

אנו מספקים תיאור מפורט של השלבים הנדרשים כדי להרכיב תא בלחץ גבוה, להגדיר ולתעד ניסויי NMR בלחץ גבוה, ולבסוף לנתח הן את עוצמת השיא והן שינויים במשמרות כימיות תחת לחץ. ניסויים אלה יכולים לספק תובנות חשובות על המסלולים המתקפלים והיציבות המבנית של חלבונים.

ניסויי NMR בלחץ גבוה לאיתור מצבים קונפורמציה נמוכים של חלבון

נחיתה רכה של יונים שנבחרו המוניים על גבי משטחים היא גישה רבת עוצמה לעריכה לשליטה מאוד של חומרים חדשים. בשילוב עם ניתוח על ידי בספקטרומטריית האתר משנית המונית יון (SIMS) וספקטרוסקופיה קליטת השתקפות אינפרא אדום (IRRAS), נחיתה רכה מספקת תובנות חסרות תקדים לתוך האינטראקציות של מינים מוגדרים היטב עם משטחים.

בSIMS אתרו וIR ספקטרוסקופיה של משטחים מוגדרים היטב הוכן על ידי רכה נחיתה של יונים המוניים שנבחרו

פרוטוקול זה מתאר את הטכניקות הספציפיות המשמשות לאפיון מבני של רצפי גליקוזיל מפחיתים (RE) ואזור פנימי של הטרוקסילנים על ידי תיוג ה-RE עם 2 אמינובנזמיד לפני הידרוליזה אנזימטית (אנדוקסילאנאז) ולאחר מכן ניתוח של האוליגוסכרידים המתקבלים באמצעות ספקטרומטריית מסה (MS) ותהודה מגנטית גרעינית (NMR).

רצף של הצמח קיר Heteroxylans שימוש enzymic, כימית (מתילציה) הפיזיקליים (ספקטרומטריית מסה, תהודה מגנטית גרעינית) טכניקות

חקור שיטות MAS NMR בתנאי טמפרטורה ולחץ גבוהים לניתוח מערכות מולקולריות מורכבות. שיטה זו מאפשרת חקר דינמיקה כימית בתחומי גיאוכימיה, ביולוגיה ומדעי החומרים.

טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה באתרו זווית קסם ספינינג ספקטרוסקופיה תהודה מגנטית גרעינית

גלה סרטונים נוספים