Detail předmětu
Úvod do magnetické rezonance se zaměřením na EPR: experimenty, aplikace a vedení praktika
CEITEC VUT-DS124AAk. rok: 2020/2021
Jazyk výuky
angličtina
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
block of lectures in one week
Osnovy výuky
Historie – Klíčové osoby/Experimenty
- Zeemanův jev
- Sternův-Gerlachův experiment
- První experiment EPR – Zavoisky
Motivace – dopad metody na společnost a přehled aplikací
Základní principy magnetické rezonance (Úvod ke kurzu Andriye Marka)
- Nukleární a elektronový spin
- Magnetizace a manipulace s ní
- Blochovy rovnice
- Spinový Hamiltonián – škála zkoumaných interakcí
Rozdíl mezi nukleární magnetickou rezonancí (NMR) a elektronovou paramagnetickou rezonancí (EPR či ESR)
Experimentální uspořádání
- Experimenty v magnetické doméně
- Pulsní experimenty– T1 a T2 měření, ES-EPR
- Magnetická doména vs. frekvenční doména
- Experimenty za vysokého magnetické pole
Základní příklady
- EPR na radikálech – hyperjemná interakce
- NMR of propojených vodíků – J-párování
- 2D experimenty
Principy zobrazování pomocí NMR (MRI)
- Gradienty magnetického pole
- T1 a T2 vážené obrazy
Detailní popis experimentální techniky
- RF a MW technologie, aktivní a pasivní komponenty
- Výroba výkonných MW zdrojů a MW kavit
- Výroba magnetických polí (resistivní, supravodivé, hybridní, pulsní techniky)
Detailní popis jednotlivých experimentů
- REFINE experiment
- HFEPR na jednomolekulárních magnetech – příklad Fe4
- PELDOR experimenty – deformace DNA
Současné trendy v magnetické rezonanci
- Dynamická nukleární polarizace (DNP) – zesílení NMR signálu
- Pokročilé pulsní excitace v EPR – měření vzdáleností
- Vysokofrekvenční skenování v EPR
- Zeemanův jev
- Sternův-Gerlachův experiment
- První experiment EPR – Zavoisky
Motivace – dopad metody na společnost a přehled aplikací
Základní principy magnetické rezonance (Úvod ke kurzu Andriye Marka)
- Nukleární a elektronový spin
- Magnetizace a manipulace s ní
- Blochovy rovnice
- Spinový Hamiltonián – škála zkoumaných interakcí
Rozdíl mezi nukleární magnetickou rezonancí (NMR) a elektronovou paramagnetickou rezonancí (EPR či ESR)
Experimentální uspořádání
- Experimenty v magnetické doméně
- Pulsní experimenty– T1 a T2 měření, ES-EPR
- Magnetická doména vs. frekvenční doména
- Experimenty za vysokého magnetické pole
Základní příklady
- EPR na radikálech – hyperjemná interakce
- NMR of propojených vodíků – J-párování
- 2D experimenty
Principy zobrazování pomocí NMR (MRI)
- Gradienty magnetického pole
- T1 a T2 vážené obrazy
Detailní popis experimentální techniky
- RF a MW technologie, aktivní a pasivní komponenty
- Výroba výkonných MW zdrojů a MW kavit
- Výroba magnetických polí (resistivní, supravodivé, hybridní, pulsní techniky)
Detailní popis jednotlivých experimentů
- REFINE experiment
- HFEPR na jednomolekulárních magnetech – příklad Fe4
- PELDOR experimenty – deformace DNA
Současné trendy v magnetické rezonanci
- Dynamická nukleární polarizace (DNP) – zesílení NMR signálu
- Pokročilé pulsní excitace v EPR – měření vzdáleností
- Vysokofrekvenční skenování v EPR
Učební cíle
Obecný přehled technik založených na magnetické rezonanci : NMR a EPR, jejich aplikace, experimentální zařízení and současné trendy na tomto poli. Zaměření blíže k EPR/ESR. Přednáška může být podpořena praktickými kurzy na spektrometru X-band na CEITEC VUT (budova C)
Základní literatura
A. Abragam and B. Bleaney – Electron paramagnetic resonance of transition ions (Oxford Classic Text) (EN)
Arthur Schweiger and Gurnnar Jeschke – Principles of pulsed electron paramagnetic resonance (Oxford University Press) (EN)
James Keeler – Understanding NMR spectroscopy (Wiley, also free online)
John A. Weil and James R. Bolton – Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications (Wiley)
Peter Atkins – Physical Chemistry (11th edition, Oxford University Press)
Arthur Schweiger and Gurnnar Jeschke – Principles of pulsed electron paramagnetic resonance (Oxford University Press) (EN)
James Keeler – Understanding NMR spectroscopy (Wiley, also free online)
John A. Weil and James R. Bolton – Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications (Wiley)
Peter Atkins – Physical Chemistry (11th edition, Oxford University Press)